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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y

MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

Diseño de hormigón de baja densidad y alta resistencia elaborado con

poliestireno reciclado

Trabajo de Titulación Modalidad Proyecto de Investigación, previo a la obtención del

título de Ingeniera Civil

Autoras: Benavides Benavides Elizabeth Alejandra

Simbaña Huacho Ana Belén

Tutor: Ing. Juan Carlos Moya Heredia MSc.

Quito, 2018

ii

DERECHOS DE AUTOR

Nosotras, BENAVIDES BENAVIDES ELIZABETH ALEJANDRA Y SIMBAÑA

HUACHO ANA BELÉN, en calidad de autores y titulares de los derechos morales y

patrimoniales del Trabajo de Titulación: “DISEÑO DE HORMIGÓN DE BAJA

DENSIDAD Y ALTA RESISTENCIA ELABORADO CON POLIESTIRENO

RECICLADO”, de conformidad con el Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA

ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E

INNOVACIÓN, concedemos a favor de la Universidad Central del Ecuador una

licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la obra, con

fines estrictamente académicos. Conservamos a nuestro favor todos los derechos de

autor sobre la obra, establecidos en la normativa citada.

Así mismo, autorizamos a la Universidad Central del Ecuador para que realice la

digitalización y publicación de este Trabajo de Titulación en el repositorio Virtual, de

conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.

Los autores declaran que la obra objeto de la presente autorización es original en su

forma de expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la

responsabilidad por cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y

liberando a la Universidad de toda responsabilidad.

________________________________ __________________________

Benavides Benavides Elizabeth Alejandra Ana Belén Simbaña Huacho

C.I: 100314192-4 C.I:171845508-0

[email protected] [email protected]

iii

APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del trabajo de Titulación, presentado por JUAN CARLOS

MOYA HEREDIA, para optar por el grado de Ingeniero Civil; cuyo título es:

“DISEÑO DE HORMIGÓN DE BAJA DENSIDAD Y ALTA RESISTENCIA

ELABORADO CON POLIESTIRENO RECICLADO”, considero que dicho

trabajo reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a la presentación

pública y evaluación por parte del tribunal examinador que se designe.

En la ciudad de Quito a los 13 días del mes de Agosto de 2018

______________________________________

ING. JUAN CARLOS MOYA HEREDIA MSc.

DOCENTE – TUTOR

iv

DEDICATORIA

Quiero dedicar este trabajo a mis padres y a todo el esfuerzo, sacrificio y cariño que

siempre me dan, a mis hermanas Xime y Paty que han sido mi fuerza para no decaer en este

sueño, y a toda mi familia que también me apoyaron en toda mi carrera.

A mis amigas y amigos que en esta etapa han compartido momentos buenos y malos

conmigo, en especial a Estefy, Diana, Cris, Gracie, Diego, Jona, Marquito, gracias por todo

amigo.

Benavides Benavides Elizabeth Alejandra

v

DEDICATORIA

A Dios, por regalarme la vida y guiarme cada día para poder culminar mi carrera

universitaria.

A mis padres, Elsita y Gustavo por enseñarme a perseverar, y que todo sacrificio a la

final tiene su recompensa.

A mis queridas hermanas Mary, Mica y Sary porque ellas fueron la alegría y el apoyo

incondicional en cada paso de mi vida.

A mis abuelitos, José y Finita porque ellos siempre confiaron en mí, y cada mañana con

su bendición me alientan a seguir adelante.

A mi amado esposo Leonardo, por su apoyo y ánimo incondicional que me brindó día a

día para alcanzar todas las metas propuestas tanto personales como ahora profesionales.

A mis adorados hijos Rafita y Felipe, por ser la luz de mi camino, este logro les dedico

con infinito amor a mis pequeñitos.

A toda mi familia tíos, tías, primos y primas porque con sus palabras de aliento me

demostraron cuán importante soy para ellos.

Ana Belén Simbaña Huacho

vi

AGRADECIMIENTO

A Dios por permitir vivir este sueño que se hace realidad. A la Gloriosa Universidad

Central y todos los maestros que impartieron sus conocimientos conmigo y que me servirán

para desarrollarme como profesional.

A la Empresa Selva Alegre por el donativo de la materia prima realizado para nuestro

trabajo investigativo además del personal del laboratorio de Ensayo de Materiales, Ing.

Angélica Merizalde y Sr. Milton.

Al Ingeniero Juan Carlos Moya M.Sc. por ser nuestro mentor y tutor de tesis quien supo

corregir con paciencia nuestros errores.

Al Ing. José Luis Romo Castillo (+) quien, nos supo guiar con sus palabras de aliento.

A mi compañera de tesis que supimos salir adelante en momentos difíciles de este período

Gracias Belencita.

A todos mis amigos por el apoyo incondicional en todos estos años.

Benavides Benavides Elizabeth Alejandra

vii

AGRADECIMIENTO

A la Facultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática, Carrera Ingeniería Civil de

la Universidad Central del Ecuador y a mis maestros que me impartieron sus conocimientos

para mi formación profesional.

De manera especial a mi tutor, Tutor: Ing. Juan Carlos Moya MSc., quien con su apoyo

profesional y personal me ayudó a desarrollar este proyecto investigativo.

A los Ingenieros, Ing. José Luis Romo Castillo (+) & Ing. Luis Morales, quienes fueron

mis lectores en este proyecto de tesis, grandes profesionales que colaboraron para la

culminación de este proyecto.

A mis amigos que formaron parte de mi vida universitaria, que con su apoyo me

acompañaron en los buenos y malos momentos, agradecimiento a: Ibeth, Máx. y Diego

A mi compañera de tesis Elizabeth Benavides, por ser ella una persona leal, buena y

bondadosa, te agradezco de todo corazón mi querida Eli.

A la Empresa Selva Alegre por el donativo de la materia prima realizado para nuestro

trabajo investigativo además del personal del laboratorio de Ensayo de Materiales, Ing.

Angélica Merizalde y Sr. Milton.

Y un agradecimiento especial a mi tío Lic. Manuel Guacho, por ser mi espejo, mi ejemplo

a seguir por enseñarme que una profesión es el mayor regalo que los hijos les podamos dar

a nuestros padres y familia. Por siempre recalcarme que la Ingeniería Civil sí, es una

Ingeniería.

Ana Belén Simbaña Huacho

viii

CONTENIDO

DERECHOS DE AUTOR ..................................................................................... ii

APROBACIÓN DEL TUTOR ............................................................................. iii

DEDICATORIA ................................................................................................... iv

AGRADECIMIENTO .......................................................................................... vi

CONTENIDO ..................................................................................................... viii

LISTA DE ECUACIONES .................................................................................. xv

LISTA DE TABLAS .......................................................................................... xvii

LISTA DE FOTOGRAFÍAS ............................................................................. xxii

LISTA DE GRÁFICOS .................................................................................... xxiv

RESUMEN ....................................................................................................... xxvii

ABSTRACT .................................................................................................... xxviii

CAPÍTULO I: GENERALIDADES...................................................................... 1

1.1 Antecedentes ........................................................................................................ 1

1.2 Problematización ................................................................................................. 3

1.3 Justificación ......................................................................................................... 5

1.4 Alcance ................................................................................................................ 5

1.5 Objetivos ............................................................................................................. 6

1.5.1 Objetivo general........................................................................................ 6

1.5.2 Objetivos específicos ................................................................................ 6

1.6 Hipótesis .............................................................................................................. 6

1.7 Operaciones de variables ...................................................................................... 7

1.7.1 Variable dependiente: ............................................................................... 7

1.7.2 Variable independiente: ............................................................................ 7

ix

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO ................................................................... 8

1.1 Construcción Sostenible ..................................................................................... 8

2.1.1 Principios de la construcción sostenible ...................................................... 9

2.1.2 Aspecto a considerar en la Construcción Sostenible .................................. 11

2.1.3 Construcción Sostenible en el Ecuador ...................................................... 11

2.1.4 Construcción sostenible con poliestireno (EPS) reciclado .......................... 13

1.2 El poliestireno (EPS) ........................................................................................ 16

1.2.1 Antecedentes ............................................................................................. 16

1.2.2 Definición ................................................................................................. 18

1.2.3 Fabricación ............................................................................................... 19

1.2.4 Propiedades del poliestireno (EPS) ............................................................ 22

1.2.4.1 Propiedades Físicas ............................................................................... 22

1.2.4.2 Propiedades Químicas ........................................................................... 26

1.2.5 Usos .......................................................................................................... 27

1.3 Reciclaje de poliestireno (EPS) ........................................................................ 28

2.3.1 Reciclaje de poliestireno (EPS) en Ecuador ............................................... 29

2.3.2 Uso de poliestireno (EPS) reciclado en el Ecuador .................................... 30

2.3.3 Empresas que se dedican al reciclaje de poliestireno (EPS) en Ecuador ..... 31

2.4 El Hormigón .................................................................................................... 31

2.4.1 Antecedentes ............................................................................................. 31

2.4.2 Definición ................................................................................................. 33

2.4.3 Clasificación del Hormigón ....................................................................... 33

x

2.5 Componentes del hormigón ................................................................................ 35

2.6 Cemento............................................................................................................. 35

2.6.1 Tipos de cemento .................................................................................... 36

2.6.2 Ensayo de Densidad de Cemento. (NTE INEN 156: 2010) ...................... 38

2.6.3 Consistencia Normal (NTE INEN 157:09) .............................................. 38

2.7 El agua en el hormigón....................................................................................... 39

2.7.1 Tipos de agua para el hormigón............................................................... 41

2.8 Agregados .......................................................................................................... 43

2.8.1 Datos generales de la mina ...................................................................... 52

2.8.2 Métodos y Sistemas de Explotación ........................................................ 53

2.8.3 Proceso detallado de trituración, trozamiento. ......................................... 54

2.8.4 Caracterización de los agregados ............................................................. 55

2.8.5 Ensayo de Abrasión del Árido Grueso. (INEN 860:2011) ....................... 55

2.8.6 Ensayo de Colorimetría. (NTE INEN 855:2010) .................................... 57

2.8.7 Ensayo de Peso Específico y Capacidad de Absorción. ........................... 58

2.8.8 Ensayo para determinación masa unitaria suelta y compactada de agregados.

NTE INEN 858:2010 (ASTM C29) ........................................................................ 58

2.8.9 Ensayo de contenido de Humedad (NTE INEN 862:2011) ...................... 59

2.8.10 Ensayo de granulometría (NTE INEN 696:2011) .................................... 60

2.8.11 Ensayo de Densidad Óptima. (NTE INEN 858:2010) .............................. 62

2.9 Aditivos ............................................................................................................. 62

2.10 Propiedades del hormigón fresco ........................................................................ 63

xi

2.10.1 Consistencia .............................................................................................. 63

2.10.2 Trabajabilidad. .......................................................................................... 65

2.10.3 Homogeneidad .......................................................................................... 66

2.10.4 Cohesión ................................................................................................... 67

2.10.5 Segregación .............................................................................................. 67

2.10.6 Exudación ................................................................................................. 67

2.11 Propiedades del hormigón endurecido .............................................................. 68

2.11.1 Propiedades mecánicas.............................................................................. 68

2.11.2 Propiedades físicas. ................................................................................... 75

2.12 Hormigón de baja densidad .............................................................................. 78

2.12.1 Materiales alternativos empleados para la obtención de Hormigones de baja

densidad ................................................................................................................. 79

2.13 Hormigón de alta resistencia ............................................................................ 81

2.13.1 Materiales alternativos empleados para la obtención de hormigones de alta

resistencia............................................................................................................... 82

2.14 Diseño de Mezclas ........................................................................................... 82

2.14.1 Dosificación de un hormigón en Volumen ................................................ 82

2.14.2 Dosificación basada en el contenido de cemento o Densidad Óptima ........ 83

2.15 Fallas en cilindros de hormigón ensayados a compresión ................................. 86

2.16 Marco Legal ..................................................................................................... 86

2.16.1 Normativa del hormigón ........................................................................... 87

2.16.2 Normativa del cemento ............................................................................. 87

xii

2.16.3 Normativa de los áridos .......................................................................... 87

2.16.4 Normativa del agua ................................................................................. 87

2.16.5 Normativa de ensayos de hormigón fresco y hormigón seco. ................... 87

2.17 Plan Nacional de desarrollo 2017-2021 .............................................................. 88

3. CAPÍTULO III: MARCO METODOLOGÍCO ........................................... 90

3.1 Diseño de la investigación .................................................................................. 90

3.2 Tipo de investigación ......................................................................................... 93

3.2.1 Métodos de la investigación .................................................................... 93

3.2.2 Investigación de experimental. ................................................................ 94

3.2.3 Proceso de trituración y tamizado del poliestireno (EPS) ......................... 94

3.2.4 Población y muestra ................................................................................ 99

4. CAPÍTULO IV: ANALISIS DE RESULTADOS ....................................... 101

4.1 Ensayos en agregados ......................................................................................... 101

4.1.1 Ensayo de Abrasión del Árido Grueso. (INEN 860:2011) ..................... 101

4.1.2 Ensayo de Colorimetría. (NTE INEN 855:2010) .................................. 103

4.1.3 Consistencia Normal (NTE INEN 157:09) ............................................ 104

4.1.4 Ensayo para determinación masa unitaria suelta y compactada de agregados.

NTE INEN 858:2010 (ASTM C29) ...................................................................... 114

4.1.5 Ensayo de contenido de Humedad (NTE INEN 862:2011) .................... 118

4.1.6 Ensayo de granulometría (NTE INEN 696:2011) .................................. 121

4.1.7 Ensayo de Densidad Óptima. (NTE INEN 858:2010) ............................ 128

4.1.8 Ensayo de Densidad de Cemento. (NTE INEN 156: 2010) .................... 132

xiii

4.1.9 Consistencia Normal (NTE INEN 157:09) .............................................. 134

4.2 Elaboración de la Mezcla de Hormigón .......................................................... 135

4.2.1 Dosificación de la mezcla por el método de la densidad máxima ............. 135

4.2.2 Fabricación de probetas Patrón de hormigón ........................................... 139

4.2.3 Fabricación de las probetas con la adición de poliestireno (EPS) ............. 146

4.3 Ensayos de Compresión en cilindros (100 x 200 mm) .................................... 154

4.3.1 Fallas en cilindro de hormigón ................................................................ 155

4.4 Ensayos a flexión en vigas (500mm x 150 mm x 150mm) .............................. 161

4.4.1 Dosificación de la mezcla para vigas ....................................................... 161

4.4.2 Resumen de materiales para elaboración de 3 vigas con adiciones de

poliestireno (EPS) ................................................................................................ 162

4.5 Análisis de los resultados de ensayos a flexión en vigas ................................. 163

4.6 Resumen fotográfico de la fabricación y realización de las vigas a los diferentes

porcentajes de adición de poliestireno. ...................................................................... 164

4.7 Resultados de los ensayos a compresión de las probetas a los 3, 7 y 28 días de

edad. 168

4.7.1 Probetas patrón a los 3,7 y 28 días de edad. ............................................. 168

4.8 Análisis de los resultados de los ensayos a Compresión de las Probetas de

hormigón .................................................................................................................. 181

4.8.1 Tablas comparativas entre resistencia y % de adición de poliestireno

(EPS) 181

xiv

4.8.2 Tablas comparativas entre densidad y % de adición de poliestireno

(EPS) 185

4.9 Análisis de los resultados de los ensayos a flexión de las de vigas .................... 189

4.9.1 Tablas comparativas entre densidad y % de adicción de poliestireno

(EPS). 189

4.10 Análisis de precios unitarios (APU) ................................................................. 192

5. CAPÍTULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................ 198

5.1 Conclusiones .................................................................................................... 198

5.2 Recomendaciones ............................................................................................ 200

ANEXOS ............................................................................................................ 201

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 221

xv

LISTA DE ECUACIONES

Ecuación N°1. Módulo de Finura ................................................................................... 47

Ecuación N° 2. Densidad de volumen estado seco .......................................................... 48

Ecuación N°3. Densidad aparente................................................................................... 48

Ecuación N° 4. Densidad volumen en estado SSS .......................................................... 48

Ecuación N°5. Porcentaje de Vacíos. ............................................................................. 51

Ecuación N°6. Humedad ................................................................................................ 51

Ecuación N°7. % de desgaste ......................................................................................... 57

Ecuación N° 8. Masa unitaria ......................................................................................... 59

Ecuación N° 9. Resistencia a la tracción ......................................................................... 71

Ecuación N°10. Módulo de Rotura dentro del tercio medio de la luz libre. ..................... 74

Ecuación N° 11.. Módulo de Rotura fuera del tercio medio de la luz libre ...................... 74

Ecuación N° 12. Porcentaje de material en peso que pasa por cada uno de esos tamices (d).

...................................................................................................................................... 84

Ecuación N° 13. Porcentaje de material (incluido el cemento) que pasará por el tamiz de

valor d. ........................................................................................................................... 85

Ecuación N° 14. Densidad Real de la Mezcla ............................................................... 136

Ecuación N° 15. Porcentaje óptimo de vacíos de la mezcla........................................... 137

Ecuación N° 16. Cantidad de Pasta. .............................................................................. 137

Ecuación N° 17. Cantidad de Cemento. ........................................................................ 138

Ecuación N° 18. Cantidad de Agua. ............................................................................. 138

Ecuación N° 19. Cantidad de Arena. ............................................................................ 138

Ecuación N° 20. Cantidad de Ripio. ............................................................................. 138

Ecuación N° 21. Corrección por contenido de humedad para la arena. .......................... 143

Ecuación N° 22. Corrección de agua en agregado fino ................................................. 143

xvi

Ecuación N° 23. Corrección por contenido de humedad para el ripio. .......................... 143

Ecuación N° 24. Corrección de agua en agregado grueso ............................................. 143

xvii

LISTA DE TABLAS

Tabla N° 1. Caracterización de residuos sólidos. Nivel Cantonal. ..................................... 3

Tabla N° 2. Proyección en toneladas/año de desecho de poliestireno (EPS) ...................... 4

Tabla N° 3. Estabilidad Química del Poliestireno Expandido (EPS) ............................... 26

Tabla N° 4. Listado de empresas recicladoras poliestireno (EPS) en el Ecuador. ........... 31

Tabla N° 5. Cantidad de agua en el hormigón. ................................................................ 41

Tabla N° 6. Cantidad de agua en el hormigón. ................................................................ 41

Tabla N° 7. Límites de Granulometría Agregado Fino .................................................... 45

Tabla N° 8. Límites de Granulometría Agregado Grueso ............................................... 45

Tabla N° 9. Granulometría de Agregado Grueso para hormigones ASTM C 33 .............. 46

Tabla N°10. Datos Mina Holcim ................................................................................... 53

Tabla N°11. Datos Mina Holcim ................................................................................... 56

Tabla N° 12. Requisitos Granulométricos para Agregados Gruesos ASTM C 33 ............ 61

Tabla N° 13. Consistencia/Asentamiento ........................................................................ 65

Tabla N° 14. Tolerancias ................................................................................................ 65

Tabla No 15. Clasificación del Hormigón por su consistencia ......................................... 66

Tabla N° 16. Resistencia a la tracción ............................................................................ 71

Tabla N° 17. Cantidades para la elaboración de 1m³ hormigones en volumen ................. 83

Tabla N° 18. Valores del coeficiente “a” de Bolomey..................................................... 85

Tabla N° 19. Probetas a ensayar en función de tiempo de fraguado ................................ 99

Tabla N° 20. Muestras cilíndricas adicionado poliestireno (EPS).................................. 100

Tabla N° 21. Vigas adicionado poliestireno (EPS) ........................................................ 100

Tabla N° 22. Registro de datos N°1 de Abrasión del agregado grueso .......................... 101



xviii

Tabla N° 25. Resultado de Ensayo de Abrasión. Agregado grueso ............................... 102

Tabla N° 26. Tolerancias ............................................................................................. 103

Tabla N° 27. Resultados del Ensayo N°1 del Peso Específico y Capacidad de Absorción del

Agregado Grueso. ........................................................................................................ 106


Agregado Grueso. ........................................................................................................ 107


Agregado Grueso. ........................................................................................................ 108

Tabla N° 30. Promedio de resultados del ensayo del peso específico y Capacidad de

absorción del agregado grueso ..................................................................................... 109


Agregado Fino. ............................................................................................................ 110


Agregado Fino. ............................................................................................................ 111


Agregado Fino. ............................................................................................................ 112


Absorción del agregado fino ........................................................................................ 113

Tabla N° 35. Resultados del ensayo N°1 de la Masa Unitaria Suelta y compactada de

agregados Gruesos. ...................................................................................................... 114

Tabla N° 36. Resultados del ensayo N°2 de la Masa Unitaria Suelta y Compactada de




xix


agregados Finos. .......................................................................................................... 115


agregados Finos ........................................................................................................... 116


agregados Finos ........................................................................................................... 116

Tabla N° 41. Promedio de Resultados del ensayo de Masas Unitarias Sueltas y

Compactadas de los Agregados Gruesos y Finos .......................................................... 117

Tabla N° 42. Contenido de humedad Árido Grueso Ensayo N°1................................... 118



Tabla N° 45. Contenido de humedad Árido Fino Ensayo N°1. ...................................... 119

Tabla N° 46. Contenido de humedad Árido Fino Ensayo N°2 ....................................... 120

Tabla N° 47. Contenido de humedad Árido Fino Ensayo N°3. ...................................... 120

Tabla N° 48. Promedio ensayo de contenido de humedad árido grueso y árido Fino ..... 120

Tabla N° 49. Granulometría del Agregado Grueso. Ensayo N°1. .................................. 121



Tabla N° 52. Granulometría del Agregado Fino. Ensayo N°1. ...................................... 124



Tabla N° 55. Promedio Ensayo de Granulometría de Árido Grueso y Árido Fino ......... 127

Tabla N° 56. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°1. .................................... 128

Tabla N° 57. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°2. .................................... 130

Tabla N° 58. Promedio de Resultados del Ensayo de Densidad Óptima de Agregados.. 131

xx

Tabla N° 59. Densidad del cemento Ensayo N°1. ......................................................... 132



Tabla N° 62. Promedio ensayo Densidad del cemento.................................................. 133

Tabla N° 63. Consistencia normal del cemento ............................................................ 134

Tabla N° 64. Tiempo de fraguado del cemento ............................................................ 134

Tabla N° 65. Valores de la Relación Agua/Cemento .................................................... 135

Tabla N° 66. Asentamiento Vs Cantidad de Cemento .................................................. 136

Tabla N° 67. Datos para la dosificación del Hormigón ................................................. 136

Tabla N° 68. Dosificación al Peso y Volumen ............................................................. 139

Tabla N° 69. Dosificación inicial N°1. ......................................................................... 139

Tabla N° 70. Dosificación inicial N°2. ......................................................................... 140

Tabla N° 71. Dosificación inicial N° 3. ........................................................................ 141

Tabla N° 72. Cantidades de material para elaborar 9 cilindros de hormigón ................. 142



Tabla N° 75. Dosificación Mezcla con 10% de poliestireno (EPS) ............................. 148

Tabla N°76. Dosificación mezcla con 20% de poliestireno (EPS) .............................. 151

Tabla N° 77. Dosificación mezcla con 30% de poliestireno (EPS) ............................... 152

Tabla N° 78. Dosificación mezcla con 50% de poliestireno (EPS) .............................. 153

Tabla N° 79. Dosificación mezcla con 100% de poliestireno (EPS) ............................ 153

Tabla N° 80. Tipos de Fallas en cilindros de hormigón ensayados a compresión a los 3

días .............................................................................................................................. 155


días .............................................................................................................................. 157

xxi


días .............................................................................................................................. 159

Tabla N° 83. Dosificación para vigas ........................................................................... 161

Tabla N° 84. Resumen de materiales para 3 vigas con 10%,20%,30%,50%,100% de

poliestireno (EPS) ........................................................................................................ 162

Tabla N° 85. Resultados carga máxima aplicada en Vigas ............................................ 163

Tabla N° 86. Probetas patrón a los 3,7 y 28 días de edad. ........................................... 168

Tabla N° 87. Resultados de ensayos a compresión adicionando 10% de poliestireno (EPS)

a los 3,7 y 28 días de edad. ........................................................................................... 170


a los 3,7 y 28 días de edad. ........................................................................................... 172


a los 3,7 y 28 días de edad ............................................................................................ 174


a los 3,7 y 28 días de edad ............................................................................................ 176

Tabla N° 91. Resultados de ensayos a compresión adicionando 100% de poliestireno

(EPS) a los 3,7 y 28 días de edad .................................................................................. 178

Tabla N° 92. Resistencia a 3 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de

adición ......................................................................................................................... 181


adición ......................................................................................................................... 182


adición ......................................................................................................................... 183

Tabla N° 95. Densidad a 3 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de

adición ......................................................................................................................... 185

xxii

Tabla N° 96. Densidad a 7 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de adición

.................................................................................................................................... 186


.................................................................................................................................... 187

Tabla N° 98. Resultados de ensayos a flexión en viga (500 x 150 x 150) mm 28 días de

edad ............................................................................................................................. 189

LISTA DE FOTOGRAFÍAS

Fotografía N°1. Procesamiento y Trituración de los Agregado ...................................... 54

Fotografía N° 2. Ensayo de asentamiento. Cono de Abrams de trabajilidad semi-seca

asentamiento de 50mm. ................................................................................................. 64

Fotografía N° 3. Resistencia a la compresión ................................................................. 69

Fotografía N° 4. Recolección de poliestireno (EPS) ....................................................... 91




Fotografía N° 8. Trituración manual N°1 ....................................................................... 94

Fotografía N° 9. Trituración manual N°2 ....................................................................... 95

Fotografía N° 10. Poliestireno (EPS) triturado en molino de piedra ................................ 96

Fotografía N° 11. Poliestireno (EPS) triturado en molino de piedra. ............................... 96

Fotografía N° 12. Poliestireno (EPS) triturado en molino de martillo. ............................ 97

Fotografía N° 13. Poliestireno (EPS) triturado en molino de martillo. ............................ 97

Fotografía N° 14. Tamizado del material ....................................................................... 98

Fotografía N° 15. Poliestireno (EPS) de 4,75mm .......................................................... 98

Fotografía N° 16. Ensayo de Colorimetría.................................................................. 104

Fotografía N° 17. Equipo para realización de cilindros............................................... 142

xxiii

Fotografía N° 18. Asentamiento de la Mezcla Patrón 4 cm ......................................... 145

Fotografía N° 19. Elaboración de probetas con adición de poliestireno (EPS) ............. 146

Fotografía N° 20. Identificación de probetas ............................................................... 147

Fotografía N° 21. Nivelación de las superficies de cilindros con caping, para ensayos . 147

Fotografía N° 22. Ensayo a compresión de cilindros con adición de poliestireno

(EPS) ........................................................................................................................... 148

Fotografía N° 23. Materiales con adición del 10% de poliestireno (EPS) ..................... 149

Fotografía N° 24. Materiales con adición del 10% de poliestireno (EPS) ..................... 150

Fotografía N° 25. Probeta con adición del 10% de poliestireno (EPS) ......................... 150

Fotografía N° 26. Curado de probetas con adición de poliestireno (EPS) ..................... 151

Fotografía N° 27. Ensayo de Compresión en los Cilindros de Hormigón ...................... 154

Fotografía N° 28 Elaboración de vigas ......................................................................... 164

Fotografía N° 29 Curado de vigas ............................................................................... 164

Fotografía N° 30 Dimensionamiento de vigas según su tiempo de fraguado ................ 165

Fotografía N° 31 Acople de moldes para ensayo de flexión en vigas. ........................... 165

Fotografía N°32. Montaje de Vigas para Ensayo de flexión. ......................................... 166

Fotografía N°33. Realización de Ensayo de flexión en vigas. ....................................... 166

Fotografía N°34. Obtención de datos, Ensayo de flexión en vigas. ............................... 167

Fotografía N°35. Muestra de adherencia de materiales ................................................. 167

xxiv

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico No. 1 Composición de los Residuos Sólidos Urbanos del DMQ. .......................... 4

Gráfico N° 2. Casetones de poliestireno (EPS) para alivianamiento en losas. ................. 14

Gráfico N°3. Adoquín de poliestireno (EPS) bajo en peso .............................................. 14

Gráfico N°4. Aislante térmico y acústico ....................................................................... 15

Gráfico N° 5. Hormigón ligero, alivianado con poliestireno (EPS) ................................. 15

Gráfico N° 6. Usos del poliestireno (EPS)...................................................................... 19

Gráfico N° 7. Proceso de fabricación del poliestireno (EPS) .......................................... 20

Gráfico N° 8. Proceso de transformación del poliestireno expandido (EPS) ................... 21

Gráfico N° 9. Tensión de compresión (σ10) - UNE-EN-826 .......................................... 22

Gráfico N°10. Los valores generales varían de 0.043 a 0.029 para todas las aplicaciones.

...................................................................................................................................... 24

Gráfico N° 11. Resistencia a la compresión Vs Contenido de Agua para hormigones

ordinarios ...................................................................................................................... 40

Grafico N° 12. Estado de saturación del agregado .......................................................... 50

Gráfico N°13. Cantera Pifo Holcim- Ecuador ................................................................ 53

Gráfico Nº 14. Colorimetría del Agregado Fino ............................................................. 58

Gráfico N° 15. Resistencia a la tracción. ........................................................................ 70

Gráfico N° 16. Ensayo a Flexión de Hormigón .............................................................. 72

Gráfico N° 17. Representación Gráfica del ensayo a Flexión de vigas Estándar ............. 73

Gráfico N°18. Porcentajes y curva patrón según el Método Fuller .................................. 84

Gráfico N° 19. Tipos de Fallas en Probetas de Hormigón ensayados a compresión ........ 86

Grafico N° 20: Molino de piedra .................................................................................... 95

Gráfico N° 21. Curva Granulométrica del Agregado Grueso. Ensayo N°1.................... 122

Gráfico N° 22. Curva Granulométrica del Agregado Grueso. Ensayo N°2.................... 123

xxv

Gráfico N° 23. Curva Granulométrica del Agregado Grueso. Ensayo N°3. ................... 124

Gráfico N° 24. Curva Granulométrica del Agregado Fino. Ensayo N°1. ....................... 125



Gráfico N° 27. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°1. ................................. 129

Gráfico N° 28. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°2. ................................. 131

Gráfico No 29. Curva resistencia vs. tiempo mezcla patron ........................................... 169

Gráfico No 30. Curva resistencia vs. Tiempo. Mezcla adicionado 10% de poliestireno (EPS)

al árido fino .................................................................................................................. 171


al árido fino .................................................................................................................. 173


al árido fino .................................................................................................................. 175


al árido fino .................................................................................................................. 177

Gráfico No 34. Curva resistencia vs. Tiempo. Mezcla adicionado 100% de poliestireno

(EPS) al árido fino........................................................................................................ 179

Gráfico No 35. Curva comparativa resistencia vs. Tiempo ............................................ 180

Gráfico No 36. Resistencia vs. % de adición de poliestireno (EPS), 3 días de edad ....... 181

Gráfico No 37. Resistencia vs. % de adición de poliestireno (EPS), 7 días de edad. ...... 182

Gráfico No 38. Resistencia vs. % de adición de poliestireno (EPS), 28 días de edad. ..... 183

Gráfico No 39. Densidad vs. % de adición de poliestireno (EPS), 3 días de edad .......... 185



Gráfico No 42. Densidad vs. % de adición de poliestireno (EPS), 28 días de edad ........ 190

xxvi

Gráfico No 43. Módulo de rotura vs. % de adición de poliestireno (EPS), 28 días de edad

.................................................................................................................................... 191

xxvii

TEMA: Diseño de hormigón de baja densidad y alta resistencia elaborado con

poliestireno reciclado

Autoras: Benavides Benavides Elizabeth Alejandra



RESUMEN

El presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal diseñar un hormigón

de baja densidad y alta resistencia elaborado con poliestireno reciclado, se analizará el

comportamiento del hormigón mediante el adicionamiento parcial al volumen del

agregado fino por poliestireno EPS triturado en porcentajes del 10%, 20%, 30%, 50%

y 100% se comparará las características físico-mecánicas y el costo en relación a un

hormigón convencional de alta resistencia de 350 Mpa. y densidad de 2,4 g/cm3.

De la investigación se concluye que el 10% de adición del poliestireno EPS triturado es

el ideal; teniendo los resultados a los 28 días de edad del hormigón se obtuvo una

resistencia de 38,69 Mpa. y una densidad de 2.2 g/cm3. Teniendo así un hormigón de

baja densidad y alta resistencia. Los costos, de este nuevo hormigón se elevarían en 21%

en relación al hormigón convencional de 305$ a 370$, en este valor esta incluido

transporte, triturado y tamizado del poliestireno EPS.

PALABRAS CLAVE: POLIESTIRENO EPS/ HORMIGÓN/ BAJA DENSIDAD /

ALTA RESISTENCIA / IMPACTO AMBIENTAL/ COSTO/.

xxviii

TITLE: Design of concrete of low density and high strengh made of recicled

polysterene

Authors: Benavides Benavides Elizabeth Alejandra



ABSTRACT

The present research work aims to design a low density and high strength concrete made

of recycled polystyrene, we will analyze the behavior of the concrete using the partial

addition to the volume of the fine aggregate by polystyrene EPS crushed in percentages

of 10%, 20%, 30%, 50% and 100%. The physic and mechanical characteristics, and the

cost of our mix compared to a conventional concrete of high strength 350Mpa. and

density of 2.4 g/cm3. The research concludes that 10% of addition of the crushed EPS

polystyrene is the ideal; taking the results at 28 days of age of the concrete 38, 69 Mpa

resistance and a density of 2.2g/cm3 was obtained. Thus having a low density and high

strength concrete. This new concrete costs would rise 21% in relation to the

conventional concrete s 305$/370$, including transportation, crushing and sieving of

the polystyrene EPS value.

KEYWORDS: POLYSTYRENE EPS / CONCRETE / LOW DENSITY / HIGH

STRENGTH / ENVIRONMENTAL IMPACT / COST

1

CAPÍTULO I: GENERALIDADES

1.1 Antecedentes

El hormigón ligero fue introducido por primera vez en la época del Imperio Romano en el

año 273 A.C., cuando los constructores romanos usaron roca volcánica porosa, toba

volcánica y arcilla como áridos ligeros para el hormigón (Subhan, n.d.).

A partir de este. John Smeaton, un ingeniero Inglés construyo el faro de Eddystone, obra a

la que dedicó cuatro años (1755-1759). Para levantar esta obra emblemática de la ingeniería

civil, Smeaton empleó un material de su invención, bautizado como "concreto" o "cal

hidráulica". Se trata de una especie de hormigón de gran dureza y resistencia, resultante de

la combinación de cal con otros materiales, como arcilla, arena y escoria de hierro

machacada. Además, empleo una nueva técnica de colocación de los bloques de granito,

con lo que levantó una construcción de impresionante solidez, que estuvo en pleno

rendimiento desde mediados del siglo XVIII hasta finales de la centuria siguiente, cuando

fue desmontado para ser parcialmente reconstruido en Plymouth.(mcnbiografiasNet, 2005)

Hoy en día, se trata de disminuir el peso volumétrico del hormigón siempre y cuando sea

de alta resistencia a la vez sea amistoso con el planeta.

En 1950, la Corporación BASF a través de sus investigadores Fritz Stastny y Karl Buchhoz,

sintetizó un nuevo material conocido como poliestireno expandido (EPS). Esta innovación

le permitió a esta Corporación convertirse en el pionero en el desarrollo del hormigón

aligerado con poliestireno expandido o también llamado “Styropor-beton” (Hohwiller &

Köhling, 1969). A partir de la década de los 70, el desarrollo y aplicación de este hormigón

se expandió alrededor del mundo, es así que Cook, D.J. en 1973 publicó su obra

denominada “Expanded Polystyrene beads as lightweight expanded aggregate for

concrete”.

2

Debido al comportamiento hidrófugo de las perlas de EPS, la obtención de una mezcla

homogénea del hormigón con EPS ha sido compleja, por lo cual varias investigaciones se

han enfocado en buscar un adecuado tratamiento químico que facilite la adherencia de las

perlas de EPS con la masa del hormigón. Se ha usado con este propósito aditivos como:

resinas epóxicas, resinas sintéticas, soluciones de propionato de polivinilo, humo de sílice,

etc. (Chen & Liu, 2004).

En el año 2015 tesis de la Universidad de Cuenca. Ing. Mónica Lituma e Ing. Brigida

Zhunio “INFLUENCIA DE LAS PERLAS DEL POLIESTIRENO EXPANDIDO (EPS)

EN EL PESO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN” En donde

concluye que al reemplazar la arena por perlas EPS (poliestireno) en la masa del hormigón

reduce de manera directa su densidad a cualquier edad, además se hace referencia a la

resistencia en cuanto la misma es apta para uso de hormigón estructural ya que el mínimo

valor obtenido es de 205 kg/cm2.

En el mismo año una investigación de análisis comparativo entre hormigón convencional y

hormigón de baja densidad para emplearlo en estructuras (Milton Rolando Angamarca

Tene, Rubén Alejandro Cáceres Chico (2015), concluyeron que “El hormigón de baja

densidad con piedra pómez obtenido en esta investigación cumple con parámetros de

calidad para ser utilizado en elementos estructurales establecidos según los lineamientos

del A.C.I”.

En el año 2016 se realizó una investigación previa referente al poliestireno, para la

construcción de bloques. Carrera Carrera Daniela Nathaly, Cevallos Estupiñan Diego

Álvaro (2016), concluyeron que “El empleo de este material es viable en la elaboración de

bloques obteniendo resultados positivos y significativos en cuanto a sus propiedades físico-

mecánico se refiere”.

3

1.2 Problematización

La actividad diaria de los seres humanos y la forma de vida actual dan lugar a la producción

y generación de toneladas de desperdicio en todo el mundo. Gran cantidad de productos

llegan de forma inevitable a nuestros hogares. Es así como el poliestireno llega en forma de

platos desechables, o en algún artefacto nuevo. En las mismas construcciones tenemos gran

cantidad de desperdicios de este material, puesto que llega embalado en cerámicas para su

fácil traslado, en piezas sanitarias frágiles, entre otras formas de presentación.

Su cualidad más destacada es su higiene al no constituir sustrato nutritivo para

microorganismos. Es decir, no se pudre, no se enmohece ni se descompone lo que lo

convierte en un material idóneo para la venta de productos frescos, pero se resalta que el

poliestireno no es biodegradable, tarda aproximadamente 150 años en descomponerse.

Según EMASEO se tiene los siguientes datos en cuanto a la generación de residuos en

la ciudad de Quito.

Tabla N° 1. Caracterización de residuos sólidos. Nivel Cantonal.

Fuente: EMASEO (Modelo Informático 2012)

4

Gráfico No. 1 Composición de los Residuos Sólidos Urbanos del DMQ.

Fuente: EMASEO (Modelo Informático 2012)

Tabla N° 2. Proyección en toneladas/año de desecho de poliestireno (EPS)

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS

SUBPRODUCTO AÑO PROYECCION (Ton/año)

POLIESTIRENO DE ALTO

IMPACTO

2012 16.593

2016 6056.445

2017 7566.408

Elaborado por: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018).

En la Tabla Nº1 y Gráfico Nº1 se observa que la cantidad de producción de desechos de

poliestireno (EPS) en Distrito Metropolitano de Quito es diariamente de 16.593 toneladas,

la mayor parte del poliestireno (EPS) producido no es reutilizado por las empresas

encargadas del reciclaje.

Con los resultados otorgados por EMASEO se busca la inclusión de este material de

desecho que impacta el ambiente, pero contribuirá con el diseño de hormigón de baja

densidad, y alta resistencia elaborado con poliestireno reciclado.

5

Se tiene como dato que en el Distrito Metropolitano de quito se desechan 7566 toneladas

de poliestireno de alto impacto para el año 2017.

Al emplearlo en la construcción previo tratamiento y preparación q consiste en la reducción

del impacto que ocasiona este elemento.

El problema:

Diseño de hormigón de baja densidad y alta resistencia elaborado con poliestireno reciclado

EPS.

1.3 Justificación

Técnico. - El presente estudio tendrá como finalidad, mitigar el impacto ambiental debido

al incremento de los residuos de poliestireno en la población.

El reciclaje de poliestireno es de vital importancia en la actualidad ya que ayuda a combatir

la contaminación en el medio ambiente, haciendo que este efecto ambiental sea irreparable

a corto y largo plazo, teniendo en cuenta que este material tarda aproximadamente 150 años

en descomponerse.

Social. - Este estudio nos permitirá, beneficiar de forma directa a las personas que su oficio

es el reciclar, teniendo en cuenta que este material al ser ligero será de fácil transporte y

venta del mismo.

1.4 Alcance

Recuperación del EPS: Para esta investigación el material se reciclará de varios sitios, en

primera instancia se obtendrá de domicilios, donativos de familiares, amigos y de gran

magnitud de locales comerciales de electrodomésticos, además se obtendrá por tercera vez

de un trabajo de titulación realizado anteriormente.

Trituración: Se realizará en cuatro etapas las mismas que son: primera etapa, trituración

manual del material, segunda etapa, trituradora en molino de piedra, tercera etapa

6

trituradora en molino de martillo el que da la caracterización granulométrica adecuada,

cuarta etapa tamizado del material.

Elaboración: Se diseñará un hormigón con los materiales procedentes de la cantera de

HOLCIM-Pifo y el cemento SELVALEGRE Magno tipo HE, para lo cual será necesario

realizar la caracterización a cada uno de los materiales siguiendo la normativa vigente,

además se adicionará el poliestireno (EPS), reciclado.

1.5 Objetivos

1.5.1 Objetivo general

Diseñar un hormigón de baja densidad y alta resistencia elaborado con poliestireno

reciclado

1.5.2 Objetivos específicos

1. Reciclar el poliestireno y clasificar para su procesamiento.

2. Triturar el material hasta lograr tener una curva granulométrica que se asemeje a las

características del agregado fino.

3. Hallar la dosificación adecuada para el hormigón de baja densidad y alta resistencia

con poliestireno reciclado.

4. Comparar las propiedades físico-mecánicas del hormigón fabricado con

poliestireno reciclado y las propiedades de un hormigón convencional.

5. Analizar el costo estimado entre el hormigón convencional y el hormigón elaborado

con poliestireno.

1.6 Hipótesis

El uso del poliestireno (EPS) en adición parcial del agregado fino permitirá obtener

bajas densidades y alta resistencia a distintas edades del hormigón mejorando así sus

propiedades mecánicas.

7

1.7 Operaciones de variables

1.7.1 Variable dependiente:

Las variables importantes de estudio serán las propiedades mecánicas del hormigón con

material reciclado, se detallará específicamente la resistencia a la compresión, flexión y

la densidad.

1.7.2 Variable independiente:

En la presente investigación, se adicionará a la dosificación patrón los porcentajes del

10%, 20%, 30%, 50% y 100% de agregado fino con poliestireno (EPS). Esta adición se

realizará al volumen.

8

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO

Esta sección tiene como finalidad exponer los conceptos necesarios del elemento en

estudio que es el hormigón, analizando sus características, propiedades y componentes

que aportan en el desarrollo de la Construcción Sostenible. Además, se dan a conocer

conceptos y características propias del poliestireno (EPS) como un material alternativo

que pueda ser usado en la elaboración del concreto, y otros aspectos que respaldan esta

investigación.

1.1 Construcción Sostenible

La construcción sostenible se basa en mejorar y concientizar las consideraciones del

planeta, medio ambiente, personas y progreso además de involucrar procedimientos más

amigables con el ecosistema para brindar una mejor calidad y eficiencia de vida a largo

plazo a nuestras futuras generaciones.

Tomar en cuenta que en cada etapa de la construcción de una obra se puede aumentar

el confort y con la sostenibilidad económica en la construcción de proyecto.

La construcción sostenible desarrolla una manera de satisfacer las necesidades de

vivienda e infraestructura actual para no involucrar a generaciones futuras, tomando

como base la conservación del medio ambiente, también hace referencia a que es una

manera que la industria de la construcción actúa en bien del medio ambiente parar lograr

el desarrollo sostenible, socioeconómico y cultural, enlazando temas como:

administración de edificaciones, control de material de construcción, diseño, reciclaje,

uso de recursos, y en un enfoque más amplio gestión de urbanismo.

El ser humano deberá tomar conciencia de que todo lo que se utiliza en el ámbito de

construcción está afectando directamente al planeta, los resultados y consecuencias de

estas actividades se ven reflejadas en los altos índices de contaminación ambiental.

9

Es obligación y responsabilidad de todos quienes estamos en el ámbito laboral de

construcción realizarlo con el mayor respeto hacia los demás seres vivos y hacia el

entorno de la biodiversidad y así garantizar el equilibrio ecológico en el medio

ambiente.

La Construcción Sostenible está ligada con el crecimiento sostenible y sus tres puntos

principales son el medio ambiente, la sociedad y la economía.

- Medio Ambiente. - Preservar y cuidar los recursos de los cuales disponemos.

- Sociedad. - El ser humano como tal debe satisfacer todas sus necesidades.

- Economía. - Se debe fortalecer el desarrollo económico del país para mejorar la

calidad vida de sus habitantes.

En la actualidad la construcción sostenible está enfocada en las mejores prácticas que

relacionan la calidad y eficacia a largo plazo a un coste asumible. En cada etapa de vida

de una obra civil hay que luchar por conseguir reducir al mínimo el uso de agua,

materias primas, energía, suelo. (Guía de Construcciones Sostenibles 2015)

2.1.1 Principios de la construcción sostenible

Aun así, podemos arriesgarnos a esbozar los espacios comunes de todo edificio

sostenible como una construcción que:

- Se adapta y es respetuosa con su entorno, ahorra recursos, ahorra energía, cuenta

con los usuarios.

a) Una construcción adaptada y respetuosa con su entorno.

El respeto por el entorno donde una construcción se asienta parece la primera de las

máximas en la regeneración ecológica del sector. Respeto por el agua, la tierra, la flora,

la fauna, el paisaje, lo social, lo cultural... Una construcción respetuosa con su entorno

parece también una construcción adaptada al entorno. Conocer el clima ha sido el

10

Principal referente de los asentamientos humanos, el conocimiento del sol (de su

trayectoria, de su intensidad), del viento, de la latitud, de la pluviosidad, de la

temperatura...

b) Una construcción que ahorra recursos.

Mediante el empleo de materiales de bajo impacto ambiental y social a lo largo de todo

su ciclo de vida.

Consecuentes con esos materiales, los sistemas constructivos o, lo que es lo mismo, las

formas de colocar esos materiales en el edificio deben ahondar en este criterio de ahorro

y austeridad.

c) Una construcción que ahorra energía.

El término construcción sostenible se ha entremezclado con la denominada arquitectura

bioclimática, aquella que, a través de las estrategias adecuadas, consigue un ahorro

sustancial en el consumo energético de la vivienda. La construcción sostenible aboga

por una actuación lógica; primero minimicemos las necesidades energéticas a través de

las denominadas estrategias pasivas, diseño, orientación, uso de aislamientos... A

continuación, empleando equipos que consuman menor cantidad de energía ofreciendo

el mismo servicio, la llamada eficiencia energética. Y, por último, para las necesidades

que a buen seguro existirán, usemos energías renovables. En definitiva: Ahorro +

Eficiencia + Energías renovables.

Una construcción que cuenta con los usuarios.

Lo que nunca debemos olvidar es que los edificios se construyen para las personas, para

ser habitados, para vivir. Debemos desterrar la idea de que el futuro usuario no es más

que una molestia en el engranaje de la industria que fabrica casas y apostar por fomentar

su participación en todo su ciclo de vida.

11

Todos esos conceptos nos hablan de una manera nueva de entender la construcción. El

entorno, el clima, los materiales, los sistemas constructivos, el usuario, lo social, se

presentan como ejes conductores de lo que debe ser la llamada construcción sostenible.

(Guía de Construcciones Sostenibles 2015)

2.1.2 Aspecto a considerar en la Construcción Sostenible

Los aspectos a tomarse en cuenta en si son múltiples ya que la conceptualización de

sostenibilidad abarca varios temas en construcción en resumen detallado tenemos los

que consideramos son más importantes:

- Utilización de recursos reciclables y renovables en la construcción.

- Consideraciones respecto a la gestión del ciclo de vida de las materias primas

utilizadas, con la correspondiente prevención de residuos y de emisiones.

- Reducción en la utilización de la energía.

- Incremento de la calidad, tanto en lo que atiende a materiales, como a edificaciones

y ambiente urbanizado.

- Protección del medio ambiente.

- Creación de un ambiente saludable y no tóxico en los edificios. (apiveNet, 2015)

2.1.3 Construcción Sostenible en el Ecuador

Según el Consejo Ecuatoriano de Edificación Sustentable (CEES 2015), en el Ecuador

hasta hace poco era casi nulo el esfuerzo por desarrollar una construcción sostenible

excepto por algunas empresas que trabajan por si solas en esta área, ejemplo de

construcciones sostenibles tenemos:

Barrio Las Peñas (Guayaquil). - Fue edificándose teniendo en cuenta nuestro clima,

nuestras necesidades y requerimientos lo cual es un acierto. Sin embargo, se dejó de

lado este tema y se desarrolló grandes fachadas sin conceptualización de construcción

12

sostenible. De a poco se volvió a retomar el trabajo con mayor responsabilidad tomando

nuevamente el tema de construcción sostenible.

Actualmente los esfuerzos realizados a nivel mundial y por el Ecuador son organismos

que trabajan en crecimiento de alternativas para las edificaciones sostenibles en el

CEES, un grupo de profesionales detallo cuatro fuentes principales como actividades

en una edificación.

Academia: Capacita a profesionales que planteen proyectos diferentes.

Gremios: Concentra a entidades que ayudan, colaboran y defienden la construcción

sostenible.

Constructores: Solo constructores que repliquen el tema de construcción sostenible.

Las empresas líderes en esta conceptualización son: ESPOL de Guayaquil, Facultad

de Arquitectura de la Universidad de San Francisco de Quito, Universidad Particular de

Loja, Gremios: Cámaras de la Construcción de Guayaquil y Quito, Cámara de

Compañías Consultoras del Ecuador, Instituto Ecuatoriano de la Construcción,

Asociación Ecuatoriana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental (AEISA), Universidad

Central del Ecuador Carrera de Ingeniería Civil desde Septiembre 2013 hasta la

actualidad los Colegios de Arquitectos de Pichincha y del Guayas. Entre los medios,

constructoras y empresas proveedoras: Plastigama, Centuriosa, Consulambiente, Grupo

de Editores Nacionales, Etinar, Semaica, Pronobis, Panecons, la Mutualista Pichincha

y Sambito.

Dentro de los esfuerzos y objetivos que impulsa el CEES se encuentran la formación de

profesionales, la colaboración con organismos gubernamentales y creación de bases

para una próxima certificación nacional.

13

Recomendaciones

Una de las recomendaciones del CEES, respecto a cómo construir de forma sustentable,

es hacer conciencia de la realidad del planeta.

“Si nosotros continuamos desarrollando edificaciones no ligadas al medioambiente se

producirá una problemática nacional y mundial que no podrá solucionarse.

Ecuador es un país costero y como tal puede ser seriamente afectado si aumenta el

calentamiento global”.

Es necesario un compromiso real de quienes conforman el sector de la construcción en

el país, para que se implementen prácticas correctas de edificación sustentable y con

ello se ayude a preservar los recursos del planeta.(eloficialNet, 2015)

2.1.4 Construcción sostenible con poliestireno (EPS) reciclado

Las múltiples propiedades que tiene el poliestireno (EPS) le permiten presentarse de

diferentes maneras, haciendo que sea un material con altas posibilidades de aplicaciones

dentro de la industria de construcción, las mismas se focalizan en obras constructivas

como el aislamiento termo-acústico en cerramientos, además de aligeramiento de varias

estructuras en la edificación, moldes de encofrados, aligeramiento de peso en bloques,

adoquines, hormigones ligeros entre otros.

El proceso de transformación y de aplicación de este material dependerá de sus

funciones a desarrollar, además que, por su ventaja de baja densidad, permite variedad

en aplicaciones de la construcción. La industria constructiva actual y futura hace un

llamado a utilizar recursos que permitan el ahorro energético, protección contra el ruido

la reutilización de elementos y el espacio, además de ser amigable con el medio

ambiente.

El poliestireno reciclado presenta una solución al medio ambiente haciendo de este una

opción innovadora y que respeta los conceptos de construcción sostenible.

14

Ejemplos de poliestireno (EPS) en la construcción:

Gráfico N° 2. Casetones de poliestireno (EPS) para alivianamiento en losas.

Fuente: ArquigraficosNet (2016)

Gráfico N°3. Adoquín de poliestireno (EPS) bajo en peso


15

Gráfico N°4. Aislante térmico y acústico


Gráfico N° 5. Hormigón ligero, alivianado con poliestireno (EPS)


16

1.2 El poliestireno (EPS)

1.2.1 Antecedentes

La primera persona que habló del poliestireno (EPS) fue Eduard Simon, un boticario

alemán quien en 1839 obtuvo una sustancia aceitosa al destilar la resina del “árbol de

Turquía”, se obtuvo un líquido, al que bautizó como styrol, este líquido se convertía en

una sustancia gomosa, el metastyrol, hoy conocido como poliestireno (EPS). Sin

saberlo, el reporte de Simon es la primera noticia registrada de un proceso de

polimerización.

Hoy en día, el poliestireno (EPS) es un termoplástico bien conocido, que encuentra muchas

aplicaciones en la vida cotidiana, siendo la quinta resina más importante en términos de

producción y consumo a nivel mundial, detrás del polietileno (PE), el polipropileno (PP),

el policloruro de vinilo (PVC) y el polietileno-tereftalato (PET). El poliestireno (EPS) se

obtiene a partir de estireno a través de un proceso de polimerización. Dichos procesos de

polimerización son ampliamente conocidos de forma internacional y las empresas

productoras cumplen sobradamente los requisitos de seguridad, higiene y eficiencia

energética que aplican para la industria química. Representa el 10% del consumo total de

plásticos, con aplicaciones que van desde empaques y envases desechables, hasta partes de

refrigeradores y otros electrodomésticos, así como de múltiples aparatos electrónicos e

incluso artículos para aplicaciones médicas y cuidado de la salud.

Dentro de los productos de poliestireno (EPS) se pueden identificar tres familias

principales, el Poliestireno Cristal o de uso general (GPPS por su acrónimo en inglés),

el Poliestireno Alto Impacto (HIPS) y el Poliestireno Expandible (EPS).

El Poliestireno Cristal se trata de un termoplástico rígido, de excelente transparencia y

rigidez, que por sus propiedades estéticas, mecánicas e inocuas con la salud y el medio

ambiente se utiliza en numerosas aplicaciones de consumo, tales como:

17

Envases: platos, vasos y cubiertos, charolas para productos cárnicos.

Cuidado de la Salud: cajas de Petri, espejos vaginales, horquetas para hilo dental,

dosificadores de jarabes y suspensiones, estuches para cosméticos

Productos de Consumo e Institucionales: ganchos para ropa, juegos de geometría,

plumas y lapiceros, estuches de CD’s. esferas navideñas plásticas, exhibidores de

confitería y joyería

Construcción y Mobiliario: canceles de baño, difusores de iluminación, espuma de

aislamiento térmico y acústico

Eléctricos y Electrónicos: anaqueles de refrigeradores,

El poliestireno (EPS) alto impacto incluye un componente que incrementa su resistencia

mecánica, al mismo tiempo que le confiere opacidad y ductilidad. Este balance de

propiedades lo hace un termoplástico muy útil en segmentos como:

Envases: de yogurt, crema, gelatina y lactobacilos, palitos de paleta

Cuidado de la salud: charolas de instrumental médico y farmacéutico, rastrillos

desechables

Productos de Consumo e Institucionales: Ganchos para ropa, rastrillos, despachadores

de jabón y papel higiénico en espacios públicos, juguetes didácticos, lápices plásticos y

sacapuntas

Eléctricos & Electrónicos: Gabinete interno de refrigeradores, carcazas de impresoras,

gabinetes de aire acondicionado, detectores de humo

Publicidad: lámina para anuncios y señalética

El Poliestireno Expandido (EPS) se obtiene mediante la incorporación de un agente de

expansión a pequeñas esferas de poliestireno (EPS), que por acción de éste y de la

temperatura incrementan su volumen y reducen su densidad, de modo que una vez

transformado en producto final le confiere al poliestireno (EPS), además de su

18

estabilidad mecánica e inocuidad, propiedades de ligereza y excelente aislamiento

térmico y acústico.

Como todos los polímeros, el poliestireno (EPS) tiene su razón de ser y su versatilidad

y balance único de propiedades que ofrece lo ha hecho ocupar un lugar importante en

la vida cotidiana de la sociedad que no podría imaginarse hoy sin muchas de las

aplicaciones y usos arriba descritos.

Ahora bien, como cualquier otro material; al terminar su vida útil (al igual que el papel,

cartón, madera, metal, vidrio o cerámica), el poliestireno (EPS) debe canalizarse

adecuadamente para su aprovechamiento energético, reciclaje o disposición

final.(pt.mexico.com, 2012)

1.2.2 Definición

El poliestireno (EPS) es un plástico versátil usado para fabricar una amplia variedad de

productos de consumo. Dado que es un plástico duro y sólido, se usa frecuentemente en

productos que requieren transparencia, tales como envases de alimentos y equipos de

laboratorio. Cuando se combina con varios colorantes, aditivos y otros plásticos, el

poliestireno (EPS) se usa para hacer electrodomésticos, electrónicos, repuestos

automotrices, juguetes, macetas y equipamiento para jardines, entre otros.

El poliestireno (EPS) también se fabrica en forma de material espumoso llamado

poliestireno expandido (EPS) o poliestireno extruido (XPS), valorado por sus

propiedades de aislamiento y acolchado. El poliestireno (EPS) en espuma puede tener

más de 95% de aire y se usa como aislante doméstico y de electrodomésticos, envase

protector liviano, tablas para surf, servicio de alimentos y envasado de alimentos,

repuestos automotrices, sistemas de estabilización de caminos y acotamientos y mucho

más.

19

El poliestireno (EPS) se fabrica hilando o polimerizando estireno, una sustancia química

fundamental usado en la fabricación de varios productos. El estireno también se

encuentra naturalmente en alimentos tales como fresas, canela, café y carne de res.

Gráfico N° 6. Usos del poliestireno (EPS)

Fuente: https://www.chemicalsafetyfacts.org/es/poliestireno/

1.2.3 Fabricación

a. Proceso de fabricación del poliestireno (EPS).

El Poliestireno Expandido (EPS) se obtiene a partir de la transformación del

poliestireno expandible (EPS). Esta materia prima es un polímero del estireno que

contiene un agente expansor, el pentano. Como todos los materiales plásticos el

poliestireno expandible (EPS) deriva en último término del petróleo, aunque hay que

tener en cuenta que solo un 6% del petróleo se dedica a la fabricación de productos

químicos y plásticos frente a un 94% dedicado a combustibles para transporte y

calefacción.

Se parte del procesado del gas natural y del petróleo se obtienen, mayoritariamente

como subproductos, el etileno y diversos compuestos aromáticos. De ellos se obtiene

el estireno.

Este estireno monómero junto con el agente expansor sufre un proceso de

polimerización en un reactor con agua dando lugar al poliestireno expandible (EPS), la

materia prima de partida para la fabricación del poliestireno (EPS).

https://www.chemicalsafetyfacts.org/es/poliestireno/

20

Gráfico N° 7. Proceso de fabricación del poliestireno (EPS)

Fuente: http://www.anape.es/index.php?accion=producto

b. Proceso de transformación del poliestireno (EPS)

El Poliestireno Expandible (EPS) es transformado en artículos acabados de Poliestireno

Expandido mediante un proceso que consta de tres etapas: una etapa de Expansión,

seguida de una etapa de Estabilizado, finalizando con una última Expansión y el

Moldeo.

- 1ª etapa: pre-expansión

La materia prima se calienta en unas máquinas especiales denominadas pre-expansores,

con vapor de agua a temperaturas situadas entre aprox. 80 y 110ºC. En función de la

temperatura y del tiempo de exposición la densidad aparente del material disminuye de

unos 630 kg/m3 a densidades que oscilan entre los 10 - 30 kg/m3.

En el proceso de pre-expansión, las perlas compactas de la materia prima se convierten

en perlas ligeras de plástico celular con pequeñas celdillas cerradas que contienen aire

en su interior.

- 2ª etapa: reposo intermedio y estabilización.

Al enfriarse las partículas recién expandidas se crean un vacío interior que es preciso

compensar con la penetración de aire por difusión. De este modo las perlas alcanzan

21

una mayor estabilidad mecánica y mejoran su capacidad de expansión, lo que resulta

ventajoso para la siguiente etapa de transformación. Este proceso se desarrolla durante

el reposo intermedio del material pre-expandido en silos ventilados. Al mismo tiempo

se secan las perlas.

- 3ª etapa: expansión y moldeo final.

En esta etapa las perlas pre-expandidas y estabilizadas se transportan a unos moldes

donde nuevamente se les comunica vapor de agua y las perlas se sueldan entre sí.

De esta forma se pueden obtener grandes bloques (que posteriormente se mecanizan en

las formas deseadas como planchas, bovedillas, cilindros, entre otros) o productos

conformados con su acabado definitivo.(anape.es, 2015)

Gráfico N° 8. Proceso de transformación del poliestireno expandido (EPS)


http://www.anape.es/index.php?accion=producto

22

1.2.4 Propiedades del poliestireno (EPS)

1.2.4.1 Propiedades Físicas

a) Resistencia Mecánica

La resistencia a los esfuerzos mecánicos de los productos de poliestireno (EPS) se

evalúa generalmente a través de las siguientes propiedades:

- Resistencia a la compresión para una deformación del 10%.

- Resistencia a la flexión.

- Resistencia a la tracción.

- Resistencia a la cizalladura o esfuerzo cortante.

La densidad del material guarda una estrecha correlación con las propiedades de

resistencia mecánica. El gráfico reflejado a continuación muestra los valores alcanzados

sobre estas propiedades en función de la densidad aparente de los materiales de

poliestireno (EPS).

Gráfico N° 9. Tensión de compresión (σ10) - UNE-EN-826


Esta propiedad se requiere en los productos de poliestireno (EPS) sometidos a carga,

como suelos, cubiertas, aislamiento perimetral de muros, entre otros. En la práctica la


23

deformación del poliestireno (EPS) en estas aplicaciones sometidas a carga es muy

inferior al 10%.

La tensión de compresión al 10% de deformación se escogió para obtener respetabilidad

en los resultados. El método de ensayo para el 10% de deformación no es más que un

ensayo de laboratorio necesario para asegurar la calidad de la producción y no tiene

nada que ver con las cargas prácticas.

Por otro lado, la relación entre los resultados de ensayo de tensión de compresión al

10% de deformación y el comportamiento a compresión a largo plazo es bien conocida.

Los productos de poliestireno (EPS) tienen una deformación por fluencia de compresión

del 2% o menos, después de 50 años, mientras estén sometidos a una tensión permanente

de compresión de 0,30 σ10.

b) Aislamiento Térmico

Los productos y materiales de poliestireno expandido - EPS presentan una excelente

capacidad de aislamiento térmico frente al calor y al frío. La mayoría de sus aplicaciones

están directamente relacionadas con esta propiedad: por ejemplo, cuando se utiliza

como material aislante de los diferentes cerramientos de los edificios o en el campo del

envase y embalaje de alimentos frescos y perecederos como las familiares cajas de

pescado.

Esta buena capacidad de aislamiento térmico se debe a la propia estructura del material

que esencialmente consiste en aire ocluido dentro de una estructura celular conformada

por el poliestireno. Aproximadamente un 98% del volumen del material es aire y

únicamente un 2% materia sólida (poliestireno). De todos es conocido que el aire en

reposo es un excelente aislante térmico.

La capacidad de aislamiento térmico de un material está definida por su coeficiente de

conductividad térmica λ que en el caso de los productos de poliestireno (EPS) varía, al

24

igual que las propiedades mecánicas, con la densidad aparente. El gráfico adjunto nos

muestra esta influencia:

Gráfico N°10. Los valores generales varían de 0.043 a 0.029 para todas las

aplicaciones.


Existen nuevos desarrollos de materia prima que aportan a los productos transformados

coeficientes de conductividad térmica considerablemente inferiores a los obtenidos por

las materias primas estándar mostradas en el diagrama. Estas nuevas materias primas

son las conocidas como “de baja conductividad”, “con control de radiación” ó “con

absorbentes de infrarrojos” y tienen un característico color gris.

c) Comportamiento en el agua y vapor de agua.

El poliestireno expandido (EPS) no es higroscópico, a diferencia de lo que sucede con

otros materiales del sector del aislamiento y embalaje. Incluso sumergiendo el material

completamente en agua los niveles de absorción son mínimos con valores oscilando

entre el 1% y el 3% en volumen (ensayo por inmersión después de 28 días). Nuevos

desarrollos en las materias primas resultan en productos con niveles de absorción de

agua aún más bajos.

Al contrario de lo que sucede con el agua en estado líquido el vapor de agua sí puede

difundirse en el interior de la estructura celular del poliestireno (EPS) cuando entre

ambos lados del material se establece un gradiente de presiones y temperaturas. Para

25

determinar la resistencia a la difusión del vapor de agua se utiliza el factor adimensional

µ que indica cuantas veces es mayor la resistencia a la difusión del vapor de agua de un

material con respecto a una capa de aire de igual espesor (para el aire µ = 1). Para los

productos de poliestireno (EPS) el factor µ, en función de la densidad, oscila entre el

intervalo µ = 20 a µ = 100. Como referencia, la fibra de vidrio tiene un valor µ = 1 y el

poliestireno extruido µ = 150.

d) Estabilidad dimensional

Los productos de poliestireno (EPS), como todos los materiales, están sometidos a

variaciones dimensionales debidas a la influencia térmica. Estas variaciones se evalúan

a través del coeficiente de dilatación térmica que, para los productos de poliestireno

(EPS), es independiente de la densidad y se sitúa en los valores que oscilan en el

intervalo 5-7 x 10-5 K-¹, es decir entre 0,05 y 0,07 mm por metro de longitud y grado

Kelvin. A modo de ejemplo una plancha de aislamiento térmico de poliestireno

expandido de 2 metros de longitud y sometida a un salto térmico de 20º C experimentará

una variación en su longitud de 2 a 2,8 mm.

e) Estabilidad frente a la temperatura

Además de los fenómenos de cambios dimensionales por efecto de la variación de

temperatura descritos anteriormente el poliestireno expandido (EPS) puede sufrir

variaciones o alteraciones por efecto de la acción térmica. El rango de temperaturas en

el que este material puede utilizarse con total seguridad sin que sus propiedades se vean

afectadas no tiene limitación alguna por el extremo inferior (excepto las variaciones

dimensionales por contracción). Con respecto al extremo superior el límite de

temperaturas de uso se sitúa alrededor de los 100ºC para acciones de corta duración, y

alrededor de los 80ºC para acciones continuadas y con el material sometido a una carga

de 20 KPa.

26

f) Comportamiento frente a factores atmosféricos

La radiación ultravioleta es prácticamente la única que reviste importancia. Bajo la

acción prolongada de la luz UV, la superficie del EPS amarillea y se vuelve frágil, de

manera que la lluvia y el viento logran erosionarla. Dichos efectos pueden evitarse con

medidas sencillas, en las aplicaciones de construcción con pinturas, revestimientos y

recubrimientos. Debido a que estos efectos sólo se muestran tras la exposición

prolongada a la radiación UV, en el caso de las aplicaciones de envase y embalaje no es

objeto de consideración.

1.2.4.2 Propiedades Químicas

El poliestireno (EPS) es estable frente a muchos productos químicos. Si se utilizan

adhesivos, pinturas disolventes y vapores concentrados de estos productos, hay que

esperar un ataque de estas substancias. En la siguiente tabla se detalla más información

acerca de la estabilidad química del EPS.

Tabla N° 3. Estabilidad Química del Poliestireno Expandido (EPS)

SUSTANCIA ESTABILIDAD

Solución Salina(agua de mar) Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada

Jabones y soluciones de tensioactivos Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada

Lejías Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada

Ácidos diluidos Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada

Ácido clorhídrico(al 35%), ácido nítrico al (50%)

Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada

Ácidos concentrados (sin agua)al 100% No estable: el EPS se contrae o se disuelve

Soluciones alcalinas Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada

Disolventes orgánicos (acetona, esteres) No estable: el EPS se contrae o se disuelve

Hidrocarburos alifáticos saturados No estable: el EPS se contrae o se disuelve

Aceites de parafina, vaselina Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada

Aceites de diésel No estable: el EPS se contrae o se disuelve

Carburantes No estable: el EPS se contrae o se disuelve

Alcoholes (metanol, etanol) Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada

Aceites de silicona Relativamente estable: en una acción prolongada, el EPS puede contraerse o ser atacada su superficie.



27

1.2.5 Usos

a) El poliestireno (EPS) en la construcción

Podemos encontrar numerosas aplicaciones de material tanto en la construcción de

edificaciones como en las obras de ingeniería civil. Esto es debido a su elevada

capacidad de aislamiento térmico, su ligereza, sus propiedades de resistencia mecánica,

su adecuado comportamiento frente al agua y resistencia a la difusión del vapor de agua.

b) El poliestireno (EPS) en los electrodomésticos

Refrigeradores, aires acondicionados, hornos, horno de microondas, aspiradoras,

licuadoras; estos y otros electrodomésticos suelen fabricarse con poliestireno (sólido y

en espuma) porque es inerte (no reacciona con otros materiales), económico y duradero.

c) El poliestireno (EPS) en la industria automotriz

El poliestireno (sólido y en espuma) se usa para fabricar muchas autopartes, como

perillas, paneles de instrumentos, molduras, paneles de absorción de energía para

puertas y espuma para mitigar el ruido. La espuma de poliestireno (EPS) se usa también

en asientos de seguridad para niños.

d) El poliestireno (EPS) en los dispositivos electrónicos

El poliestireno (EPS) se usa para las carcasas y otras partes componentes de los

televisores, computadores y todo tipo de equipamiento de TI, donde es esencial una

combinación de forma, función y estética.

e) El poliestireno (EPS) en el sector de los servicios de alimentos

El envasado para el servicio de alimentos de poliestireno (EPS) suele ser mejor aislante,

mantiene los alimentos frescos por más tiempo y cuesta menos que las otras alternativas.

También tenemos las vajillas desechables como son: platos, vasos, tarrinas entre otros.

28

f) El poliestireno (EPS) en los sistemas de aislamiento

La espuma ligera de poliestireno (EPS) proporciona un excelente aislamiento térmico

en varias aplicaciones tales como paredes y techos de edificios, refrigeradores y neveras,

e instalaciones industriales de almacenamiento en frío. El aislamiento de poliestireno

(EPS) es inerte, durable y resistente al daño causado por el agua.

g) El poliestireno (EPS) en el sector médico

Dada su transparencia y fácil esterilización, el poliestireno (EPS) se usa en una amplia

gama de aplicaciones médicas, como bandejas para cultivos, tubos de ensayo, platos de

Petri, componentes de diagnóstico, carcasas para equipamiento para pruebas y

dispositivos médicos.

h) El poliestireno (EPS) en los métodos de envasado

El poliestireno (EPS) (sólido y en espuma) se usa para proteger productos de consumo.

Entre otros, los estuches de CD y DVD, los envases de maní para su envío, envases de

alimentos, bandejas para aves y carne y cartones de huevo suelen fabricarse con

poliestireno (EPS) para protegerlos contra daños o deterioro. (chemicalsafetyfacts.org,

2016)

1.3 Reciclaje de poliestireno (EPS)

Con el fin de minimizar el impacto ambiental y siendo consecuentes con el alto índice

de contaminación. El reciclaje del poliestireno (EPS) es una idea innovadora que ayuda

a disminuir considerablemente el espacio y problemas que este provoca.

Dentro de todos los materiales a reciclar este tiene especial ventaja por cuento es de

fácil reconocimiento lo que facilita la recolección.

Dependiendo de la función que vaya a cumplir poliestireno (EPS), puede ser molido

mezclado en porciones con diferentes elementos o reutilizado para la fabricación de

nuevos materiales

29

La manera más fácil y segura de realizar el procedimiento de reciclaje con el poliestireno

(EPS) es que luego de haber cumplido su función sea de empaque, embalaje, protección

debe juntarse para así realizar el proceso de trituración que posteriormente servirá para

el uso del poliestireno (EPS) en la construcción que permanecerá durante toda su vida

útil en su aplicación.

Se puede mencionar que a más del reciclaje que tiene como propósito la industria de la

construcción su uso también se da en reciclado para aplicaciones de hortícolas y

agrícolas, ya que es químicamente inerte y compatible con las plantas, puede ser

reconvertida por simple fusión mediante un extructor para la elaboración de artículos

escolares, también cuando la cantidad del poliestireno (EPS)es pequeña puede ser

reusada en rellenos sanitarios este proceso necesita que los pedazos de poliestireno

(EPS) sean pequeños para su posterior compactación .

Se puede concluir que el almacenamiento o reciclaje del poliestireno (EPS) no

representa mayor problema en cuanto su reutilización sea pronta y abarque mayor

cantidad. (aimasaNet. 2015)

2.3.1 Reciclaje de poliestireno (EPS) en Ecuador

El Ecuador inicia su reciclaje de poliestireno (EPS), comprometidos con la protección

y con el cuidado del medio ambiente por lo que gestionará reglamentos que beneficien

el reciclado de poliestireno (EPS) mediante la empresa GM OBB que es una empresa

comprometida con el cuidado del medio ambiente que además cumplirá con la

normativa ISO 14001:2004, como parte del trabajo se realizará charlas de

concientización a ciudadanía y empresas colaboradoras entre otros.

El manejo de los residuos sólidos es uno de los objetivos trazados en esta empresa

mediante la campaña 3Rs: reducir, reusar, reciclar, que cuenta con la colaboración de la

30

empresa RECIPLAST S.A., tienen soluciones creativas que permitirán disminuir un

porcentaje del 98,7% de los residuos que se generen en la planta.

Uno de los mejores resultados que se ha obtenido como recicladoras conjuntas GM OBB

Y RECICPLAST S.A, es el hecho de dar solución a la gran cantidad de poliestireno

(EPS) que genera el tipo de trabajo de GM OBB, que comprime el poliestireno (EPS)

para volver al proceso de realizarlas perlas en una fábrica en china.

GM OBB busca concientizar a los hogares para tener una cultura de reciclaje que aporte

con el medio ambiente y multiplique las oportunidades de disminuir la basura, dándoles

nueva oportunidad de diversos usos. (acelerandoNet 2014)

2.3.2 Uso de poliestireno (EPS) reciclado en el Ecuador

Los usos que comúnmente se le ha dado al poliestireno (EPS) en ámbito de la

construcción es como aislante térmico y acústico en los últimos años su función ha

variado multiplicando sus usos y por hoy se ha realizado bloques que son usados en

terraplenes, además de losas y paredes de poliestireno (EPS), además de material

decorativo como cielos falsos que toman cualquier tipo de forma o figuras que aportan

al embellecimiento de lugares. La ventaja de este material es que por su bajo peso es

fácil su transporte e instalación, con cada pieza que así lo requiera. La fábrica que realiza

estos paneles es PANECONS, quienes aseguran que han realizado cerca de 1500

unidades para vivienda en todo el país, que son 500.000m2 de producción.

(elcomercioNet 2016)

La empresa Plastex, en el Ecuador también aposto a trabajar con el poliestireno (EPS),

el mismo que indica que son variados los usos que se puede dar al poliestireno (EPS)

reciclado en este caso ellos se dedicaron a la realización de cornisas, que luego de un

proceso de extendido y posterior dimensionamiento son piezas ornamentales que dan

proyección y mejor visualización a fachas exteriores.

31

Para el revestimiento de los materiales se utiliza un hormigón acrílico o mezcla con

resinas o cementantes que unan las piezas. (elcomercioNet 2016)

2.3.3 Empresas que se dedican al reciclaje de poliestireno (EPS) en Ecuador

Las empresas que adicionalmente realizan su reciclaje de poliestireno (EPS) en las

diferentes ciudades podemos evidenciarlas en la siguiente tabla:

Tabla N° 4. Listado de empresas recicladoras poliestireno (EPS) en el Ecuador.

Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)

2.4 El Hormigón

2.4.1 Antecedentes

Hablar de los orígenes del cemento conlleva un capítulo muy importante en los registros

de la historia del hormigón sus primeros registros se dan hace 1300 A.C. cuando en el

medio oriente se descubrió propiedades cementantes de la cal y piedra caliza que

reaccionan químicamente para formar una superficie endurecida.

El dato histórico de la existencia del cemento es de hace 12 millones de años en Israel

sin embargo el cemento no es hormigón, por lo que decimos que el hormigón es un


EMPRESA CIUDAD

GRAHAM

QUITO

RECIPLAST

QUITO

RECICLAR ECUADOR

IBARRA – QUITO –

CAYAMBE – LATACUNGA –

AMBATO – RIOBAMBA -

AZOGUES

PLASTEX QUITO - CUENCA

AB RECICLAJE

CUENCA

32

material artificial compuesto por más ingredientes que en porciones definidas dan

diferentes resultados en características físicas químicas y mecánicas.

2.4.1.1 Historia del Hormigón Armado

- El hormigón en sus inicios fue utilizado en Inglaterra 1796.

- En 1824 Josep Áspid fabricante de ladrillos artesanales logra la obtener la

legalización del primer “Cemento Portland”.

- En 1832 Francois Le Brun construye la primera casa de hormigón.

- En 1850 Lambot construye una barca de cemento reforzada con hierro, que después

de esta invención aparece el nuevo concepto de hormigón armado.

- Jack Monier jardinero se le imputa la invención del concreto armado, realizó un

jarrón con mortero de cemento y reforzado con una malla de alambre llamado ferro

cemento.

- En el año de 1861 el ingeniero de nacionalidad francés Coignet establece

reglamentos para el desarrollo de bóvedas, tubos, vigas, este nuevo material fue en

conjunto con Monier.

- En el año de 1890 el ingeniero Ransome construye el primer edificio de hormigón

armado de 2 pisos.

- En el año de 1900 se acepta la teoría elástica para diseños de hormigón armado

propuesta por los investigadores Coignet y Tedesco.

- A partir del año de 1945 se realizan los primeros estudios de la teoría de la última

resistencia que se fundamenta en la resistencia y propiedades inelásticas reales del

hormigón y del acero aceptado en el AMERICAN CONCRETE INSTITUTE

(ACI), como una nueva alternativa de diseño en el año de 1956.

33

- El reglamento del ACI en el año 1963 presenta perfectamente establecido el diseño

de estructuras de hormigón armado por la teoría de la última resistencia, en el país

se aplica a partir del año 1973.

2.4.2 Definición

La definición de concreto u hormigón puede darse como un material artificial

compuesto por un aglomerante (cemento), al que le acompañan agregados, cierta

cantidad de agua y aditivos específicos que en proporciones adecuadas nos permite

obtener variabilidad de esfuerzos diferentes resistencias.

“El hormigón es una roca fabricada por el hombre, diseñada y producida de acuerdo a

normas establecidas para fines y aplicaciones que se requieren para un proyecto

determinado.

Provee características de economía, facilidad en su colocación, velocidades en su

fraguado y puede ser aplicado de acuerdo a las necesidades de construcción según se

tenga”. (Trujillo y Almeida, 2017, p. 55).

2.4.3 Clasificación del Hormigón

a) Por su densidad

Los hormigones estructurales pueden clasificarse por su densidad en

Ligeros.............. de 1.200 a 2.000 kg/m3

Normales......... de 2.000 a 2.800 kg/m3

Pesados...............más de 2.800 kg/m3

(portal.ondac.com)

b) Por su composición

Hormigón ordinario. - Confeccionado con áridos pétreos (naturales y de machaqueo)

con una curva granulométrica continua, teniendo áridos gruesos y finos, en proporciones

adecuadas.

34

Hormigón sin finos. - Son hormigones en los que no existe el árido fino o las fracciones

más finas de este, son porosos y filtran el agua.

Hormigón Ciclópeo. - Es hormigón ordinario al que se le añaden, durante su puesta en

obra, áridos de un tamaño mayor de 30cm de diámetro. Vertido en proporciones que no

se pierda la compacidad aceptada, se utiliza en cimentaciones cuando estas son

excesivamente profundas.

Hormigón Unimodular.- Es un hormigón donde el árido es de un único tamaño, dando

hormigones muy porosos.

Hormigón ligero. - Hormigón donde el árido grueso es de baja densidad (pumita,

escorias granuladas, arcillas expandidas, entre otros.).

Hormigón pesado. - Compuesto de conglomerante y árido de alta densidad. Se usa para

estructuras o muros para impedir radiaciones.

Hormigón Refractario. - Hormigón que resiste altas temperaturas, así como la abrasión

en caliente, se fabrica con cemento de aluminato de calcio y áridos refractarios.

c) En función de su Armado

Hormigón en masa. - Es un sistema constructivo, estructural o no, que emplea

hormigón sin armadura o con esta en cantidad y disposición muy pequeña. Es apto para

resistir COMPRESIÓNes.

Hormigón armado. - Es un sistema constructivo generalmente estructural, donde el

hormigón lleva incorporado armaduras metálicas a base de redondos de acero

corrugado, con la misión de resistir los esfuerzos de tracción y flexión. De este modo se

consigue un material resistente tanto a los esfuerzos de compresión como a los de

tracción. Los esfuerzos de compresión son soportados por el hormigón.

Hormigón pretensado. - Si los esfuerzos de tracción a los que se somete el hormigón

armado son muy grandes, las barras de las armaduras pueden experimentar dilatación

35

elástica, con lo que el hormigón que las recubre se rompe. Para mejorar la resistencia

del hormigón a grandes esfuerzos de tracción, se tensan previamente las barras de acero

con el fin de compensar la dilatación que pudieran experimentar.

Hormigón de Agregado Ligero. - En este tipo de hormigón se reemplaza los agregados

tradicionales del hormigón, los cuales tienen una densidad aproximada de 2600 kg/m3

por componentes que tienen densidades muchas más bajas como la escoria del horno

(1250 kg/m3) o poliestireno expandido (EPS) (10 kg/m3).

Hormigón Aireado, celular, espumoso o gaseoso.- Este tipo de hormigón se obtiene

mediante la introducción de aire, obteniendo porosidad en la mezcla al momento de

fraguar obteniendo así un hormigón más ligero.

Hormigón sin finos.- En este tipo de hormigón no se utiliza agregados finos, por lo que

quedan un gran número de vacíos en la mezcla.

Hormigones livianos.- Se designa convencionalmente como hormigones livianos a

aquellos que producen una densidad inferior a 1900kg/m3, tienen un amplio campo de

uso en los casos en que se desea obtener aislación térmica y secundariamente acústica

y también para rebajar el peso muerto actuante sobre los elementos estructurales

resistentes (Coronel & Rodríguez, Pág., 15)

2.5 Componentes del hormigón

2.6 Cemento

El cemento es un conglomerante que está conformado por piedra caliza y arcillas

quemadas, que luego de ser molidas tienen la propiedad de endurecerse después de

ponerse en contacto con el agua, adquieren resistencias altas.

El cemento portland es el material empleado en la elaboración de hormigón que en

proporciones del 60% de piedra caliza y 40% de arcilla las cuales se mezclan y son

36

llevadas al horno a altas temperaturas donde son calcinadas y posteriormente trituradas

para formar el Clinker.

Este último resulta de la cocción hasta llegar a una fusión de la mezcla que en

proporciones adecuadas de materiales silíceos, calcáreos y férricos.

El proceso de producción de del cemento continua con la trituración del Clinker,

añadiendo agregado y yeso hidratado para retardar el tiempo de fraguado del cemento.

La norma ecuatoriana NTE INEN 152 denomina al cemento Portland como cemento

hidráulico producido por pulverización de Clinker, formado por silicatos de calcio

hidráulicos cristalino, además de elementos como: sulfato de calcio y en un porcentaje

del 5 % piedra caliza, sulfato de calcio.

2.6.1 Tipos de cemento

Según la norma INEN 152 (ASTM - C150) clasifica al cemento portland en los

siguientes tipos:

- TIPO I: cemento de uso común, se usa en obras donde no se requieren propiedades

especiales. La resistencia de diseño se obtiene a los 28 días.

- TIPO IA: cemento con incorporador de aire, con el mismo uso del Tipo I.

- TIPO II: es de uso general, especialmente cuando se requiere un moderado calor de

hidratación y una moderada resistencia a los sulfatos. La resistencia de diseño se

asume a los 42 días.

- TIPO IIA: cemento con incorporador de aire, con el mismo uso del Tipo II.

- TIPO III: cemento con mayor finura que los demás, siendo de fraguado rápido. Se

utiliza en obras donde se requiere alta resistencia inicial o temprana.

- TIPO IIIA: cemento con incorporador de aire, con el mismo uso del Tipo III.

- TIPO IV: cemento de bajo calor de hidratación, ideal para hormigones masivos,

37

tiene buena resistencia a los sulfatos.

- TIPO V: cemento de alta resistencia a la acción de los sulfatos, se utiliza en obras

portuarias, alcantarillas, canales, etc., debido a la acción severa de las aguas marinas

y sulfatadas.

Además de estos tipos de cementos portland, a los cementos hidráulicos

compuestos se clasifican de acuerdo a la norma INEN 490 (ASTM – C595) que

son los siguientes:

- TIPO IS: cemento portland de escoria de altos hornos.

- TIPO IP: cemento portland puzolánico.

- TIPO IT: cemento compuesto ternario.

- TIPO P: cemento portland puzolánico de fraguado lento.

- TIPO IP (M): cemento portland puzolánico modificado.

- TIPO S: cemento de escorias.

La norma INEN 1806 (ASTM – C91) clasifica a los cementos hidráulicos

por desempeño en los siguientes:

- TIPO GU: Para uso general.

- TIPO HE: Alta resistencia Inicial.

- TIPO MS: Resistencia moderada a los Sulfatos.

- TIPO HS: Resistencia Alta a los Sulfatos.

- TIPO MH: Moderado calor de hidratación.

- TIPO LH: Bajo calor de hidratación.

También tenemos los cementos para mampostería que se detallan en la norma

INEN 1806 (ASTM – C91) que son los siguientes:

- TIPO N: para uso en la preparación de mortero TIPO N y para mortero TIPO S

según la INEN 2518.

38

- TIPO S: para uso en la preparación de mortero TIPO S según la INEN 2518.

- TIPO M: para uso en la preparación de mortero TIPO M según la INEN 2518.

En el país el cemento portland tipo I y portland tipo IP se fabrican en la actualidad,

mientras que el resto de cementos se fabrican solo bajo pedido según el tipo de obra a

realizarse.

2.6.2 Ensayo de Densidad de Cemento. (NTE INEN 156: 2010)

La densidad del cemento es la relación de la masa del cemento entre el volumen

desplazado por el cemento, se expresa en gr/cm3, y oscila entre los valores de 2.9 a 3.15

(gr/cm3).

El ensayo de densidad real del cemento se encuentra estandarizada en la norma ASTM

C–188 y la NTE INEN 156:09; la densidad se puede determinar con el método del frasco

de Le-Chatelier o con el método del Picnómetro, ambos métodos consisten en colocar

una masa de cemento seca, en el interior del frasco previamente lleno de gasolina hasta

un nivel marcado. El cemento introducido desplaza el líquido hasta un segundo nivel

que queda dentro de una escala graduada y permite conocer, por lectura directa, el

volumen de la masa de cemento. Este valor se usa luego para calcular la densidad.

La principal utilidad que tiene el peso específico del cemento está relacionada con el

diseño y control de mezclas de hormigón.

2.6.3 Consistencia Normal (NTE INEN 157:09)

Para determinar el principio y final de fraguado del cemento, es necesario determinar

primeramente el contenido de agua que la pasta necesita para producir una pasta de

características específicas como fluidez óptima y plasticidad ideal, es decir el contenido

de agua que el cemento necesita para adquirir una consistencia normal según la norma

correspondiente.

39

El ensayo de consistencia normal se encuentra estandarizado en la Norma ASTM C-187

y la NTE INEN 157:09, para este ensayo se utiliza el Aparato de Vicat, el método para

determinar la consistencia, se basa en la resistencia que opone la pasta de cemento a la

penetración de la sonda de Tetmayer del aparato de Vicat. La pasta se considera de

consistencia normal, cuando la sonda penetra 10 milímetros ± 1 mm a los 30 segundos

de haber sido soltada. El contenido de agua de la pasta estándar se expresa como

porcentaje en peso de cemento seco, y el valor normal varía entre 25 y 33 %, sin

embargo, estos valores establecidos varían de acuerdo a las condiciones en que se

realice el ensayo.

Una parte complementaria de la consistencia normal del cemento es la determinación

de los tiempos de fraguado, donde se realiza ensayos en pastas de cemento hidráulico

de consistencia normal, preparadas de acuerdo a la NTE INEN 157 las que se mantienen

en un cuarto de curado donde inicia el proceso de fraguado. Se realizan penetraciones

periódicas en la pasta utilizando la aguja de Vicat de 1 mm de diámetro obteniendo así:

- El tiempo de fraguado inicial, es el tiempo transcurrido entre el contacto inicial del

cemento con el agua y el instante en el cual la penetración medida o calculada es

de 25 mm.

- El tiempo de fraguado final, es el tiempo transcurrido entre el contacto inicial del

cemento con el agua y el instante en el cual la aguja no deja una impresión circular

completa en la superficie de la pasta.

2.7 El agua en el hormigón

El agua en el hormigón, es denominado como el material indispensable para la

fabricación del concreto y de morteros, ya que facilita su función como ligante en la

mezcla, y en el curado del concreto, el agua que debe cumplir con normativas de calidad

vigentes dependiendo del lugar de fabricación.

40

Los consejos a continuación dados son generales, el agua a mezclar en el hormigón debe

ser limpia fresca no debe contener residuos de aceites, ácidos, sulfatos, sodio y calcio

materias orgánicas y otras sustancias que interfieran en el desenvolvimiento de la pasta

de hormigón.

La normativa vigente es: ASTM C1602, o la NTE INEN 1108:2014 (Quinta revisión).

En el gráfico N°6 se observa la resistencia en función de la cantidad del agua.

Gráfico N° 11. Resistencia a la compresión Vs Contenido de Agua para hormigones

ordinarios

Fuente: Robert Rochel Award, HORMIGÓN REFORZADO, Pág 4(1998)

Dosificar la porción de agua en el hormigón es importante ya que dependerá de esto

para obtener altas o bajas resistencias del hormigón. El concepto de relación agua /

cemento fue realizado por el investigador Duff A. Abrams en 1918 el mismo que

desarrollo el cono de Abrams para medir la consistencia del hormigón.

A continuación, presentamos una relación de propiedades en función de la cantidad de

agua en el hormigón.

41

Tabla N° 5. Cantidad de agua en el hormigón.


FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

PROPIEDADES RELACIÓN AGUA

CEMENTO OBSERVACIONES

Resistencia Alta Baja Resistencia

Baja Alta Resistencia

Durabilidad Alta Baja durabilidad

Baja Alta durabilidad

Segregación Alta Alta porosidad

Baja Baja porosidad

Permeabilidad Alta Alta permeabilidad

Baja Baja permeabilidad


Tabla N° 6. Cantidad de agua en el hormigón.

IMPUREZAS FRAGUADO ENDURECIMIENTO EFLORESCENCIA CORROSIÓN ADHERENCIA EXPANSIÓN AIRE

INCLUIDO HIDRATACIÓN

Ph X X - - - - - -

Sustancias solubles

X X X X X - - -

Sulfatos X X X X X X - -

Cloruros X X X X X - - -

Hidratos de

carbono X X - - X - - -

Sustancias orgánicas solubles en éter

X X - - - - X X

X= CAUSA EFECTO NEGATIVO -- = NO CAUSA EFECTO NEGATIVO

Fuente: Fuente: Tecnología del Concreto (2010), Jaime Gómez Jurado, Pag. 53

El agua para fabricación del hormigón en conclusión debe cumplir con características

físicas, químicas, microbiológicas, las mismas que han sido tratadas a fin de que sea

apta para el consumo humano.

2.7.1 Tipos de agua para el hormigón

42

- Agua de Mezclado

Es la cantidad de agua que se añade a la mezcla por volumen unitario de hormigón.

Es importante su determinación pues le confiere hidratación al cemento y durante

esta etapa se producen nuevos compuestos que ocupan un lugar dentro de la pasta.

La cantidad de agua de mezclado debe limitarse al mínimo estrictamente necesario,

para conferirle a la pasta la trabajabilidad requerida, según las condiciones en obra,

ya que el agua en exceso se evapora y crea una red de poros capilares que

disminuyen su resistencia. (ingenierocivilinfo 2010)

- Agua de Curado

“El agua de curado es importante durante la etapa de fraguado del hormigón; es

necesario suministrarla para garantizar la hidratación completa del cemento. Esta

cantidad de agua adicionada depende de dos factores importantes como son la

temperatura y la humedad del ambiente en donde se encuentre el hormigón.

El objeto del curado es mantener al hormigón saturado o lo más próximo a la

saturación hasta que los espacios que al inicio estaban saturados de agua se llenen

con los productos de hidratación del cemento” (Gómez.J., (2010), Tecnología del

Concreto, Pág., 4)

- Agua de Contacto

“Es necesario evaluar la calidad del agua de contacto con la estructura de hormigón

debido a los problemas de durabilidad que se pueden presentar en el tiempo.

También la problemática se presenta en el caso de suelos de contacto con el

hormigón. En ambos casos las condiciones ambientales son importantes para

atenuar o no el grado de agresividad (tiempo en que se puso en contacto con la

estructura, protección de la estructura, permanencia temporaria del contacto”

- Agua de Lavado

43

“El agua para lavado de los agregados, no debe contener materiales, en cantidades tales

que produzcan una película o revestimiento dañino sobre las partículas de agregados.

Cuando se utiliza para el lavado de la hormigonera u otros equipos, el agua de lavado

no debe contener impurezas en cantidades suficientes para producir el deterioro del

equipo o de la mezcla.” (fceiaNet, 2010)

2.8 Agregados

Los agregados en un inicio pueden por facilidad clasificarse en Agregados gruesos que

pasa completamente el tamiz N°4 o superior, Agregado fino que pasa el 100% el tamiz

3/8’’ y quedan retenidos en el tamiz N° 200 generalmente arenas gruesas o finas.

Pero existen más clasificaciones para sus diferentes usos.

Según la Norma INEN 872 (ASTM C33) los agregados deben ser duros resistentes,

durables, limpios de buena granulometría no reactivos con el cemento (inertes), la roca

de la cual provienen debe ser compacta e inalterada sin rajaduras ni porosidades. La

densidad absoluta de la roca de origen debe ser lo más alta posible (se recomienda no

menor a 2400 kg/m3).

Los agregados deben estar completamente limpios además de libres de impurezas como

arcillas, materia orgánica, ya que las impurezas de estos elementos provocarían

afectaciones a la resistencia e hidratación del concreto.

La textura y forma de los agregados en el hormigón es un factor considerable ya que

permite mayor o menor adherencia a la pasta de cemento, se aconseja que los agregados

tengan características como que sean redondos, irregulares y se elimina los agregados

cuyas formas sean elongadas, lisos de superficie y sus dimensiones sean

considerablemente mayor a las establecidas.

44

Los agregados en el hormigón son elementos constituyentes cuya función es ocupar

espacios para hacer un hormigón más económico, y al combinarse con todos los demás

elementos constituyente la resistencia total al concreto.

- Agregado Grueso (Gravas – Ripio)

Pertenece al material que se retiene por el tamiz N°4 correspondiente a 4,75mm presenta

mejores características de adherencia con el cemento cuando son triturados

por lo que su resistencia es mayor se recomienda que la forma sea esférica o cúbica para

utilizar menor cantidad de pasta para revestir su superficie, diferentes formas no

permitirán un buena trabajabilidad, en el agregado grueso se realiza el ensayo de

abrasión el mismo que nos indica si es apto para su participación en el hormigón.

- Agregado Fino (Arenas)

El agregado fino corresponde al material que pasa por el tamiz N°4 – correspondiente a

4,75mm esta arena deberá ser de buena calidad que cumpla con características como

que su origen sea natural o de piedra triturada sus partículas sean menores a 5mm, su

función es de llenar espacios, tener una buena graduación lo que permite una buena

trabajabilidad en el hormigón.

- Granulometría

La granulometría es el ordenamiento de las partículas de los agregados a utilizarse en la

elaboración del hormigón este debe ser bien graduado, esto facilita que al momento de

realizar la mezcla quede menos espacios libres y sean llenado por la pasta de cemento

y agua obteniendo un hormigón más económico.

- Análisis Granulométrico

Es un ensayo que debe realizarse a los agregados que serán elementos constitutivos del

hormigón. El ensayo consiste en hacer pasar una muestra representativa del agregado

por una serie de tamices con varias aberturas sucesivas desde la más grande hasta la más

45

pequeña para obtener la masa del material que retiene cada tamiz, lo que nos permite

tener la información de la distribución y tamaños de las partículas.

En la norma ASTM-C33 (INEN 696) el tamizado en los agregados finos se debe realizar

por la siguiente serie de mallas indicadas en la siguiente Tabla N°6.

Tabla N° 7. Límites de Granulometría Agregado Fino

Tamiz Limites (% que pasa)

ASTM C33

Abertura (mm)

Inferior Superior

3/8" 9,5 100 100

N° 4 4,75 95 100

N° 8 2,38 80 100

N° 16 1,19 50 85

N° 30 0,6 25 60

N° 50 0,3 10 30

N° 100 0,15 2 10

Fuente: ASTM. Especificación Normalizada para agregados en el hormigón

El agregado fino que cumple con la granulometría deja los espacios necesarios para

que ocupe la pasta de cemento, y sea un hormigón fresco con buena consistencia,

trabajabilidad y fraguado.

La serie de tamices que debe pasar el agregado grueso se muestra en la siguiente

tabla.

Tabla N° 8. Límites de Granulometría Agregado Grueso

Tamiz Limites (% que pasa)

ASTM C33 Abertura

(mm) Inferior Superior

2" 50,8 100 100

1 1/2" 38 95 100

1" 25,4 - -

3/4" 19 35 70

1/2" 12,5 - -

3/8" 9,5 10 30

N° 4 4,76 0 5

Fuente: ASTM. Especificación Normalizada para agregados en el hormigón

46

La tabla a continuación indicada muestra la clasificación del agregado grueso para

hormigones.

Tabla N° 9. Granulometría de Agregado Grueso para hormigones ASTM C 33

Agregado No.

Tamaño normal

PORCENTAJE QUE PASA CADA UNO DE LOS SIGUIENTES TAMICES(mm)

100 95 75 63 50 37,5 25 19 12,5 9,5 4,75 2,36 1,18

1 90-37,5 100 90-100 -- 25-60 -- 0-15 -- 0-5 -- -- -- -- --

2 63-37,5 -- -- 100 90-100 35-70 0-15 -- 0-5 -- -- -- -- --

3 50-25,0 -- -- -- 100 90-100 35-70 -- 0-15 -- -- -- -- --

357 50-4,75 -- -- -- 100 95-100 -- 35-70 - 10-30 -- 0-5 -- --

4 37,5-19 -- -- -- -- 100 90-100 20-55 0-15 -- 0-5 -- -- --

467 37,5-4,75 -- -- -- -- 100 95-100 -- 35-70 -- 10-30 0,5 -- --

5 25,0-12,5 -- -- -- -- -- 100 90-100 20-55 0-10 0-5 -- -- --

56 25,0-9,5 -- -- -- -- -- 100 90-100 40-85 10-40 0-15 0-15 -- --

57 25,0-4,75 -- -- -- -- -- 100 95-100 -- 25-60 -- 0-10 0-5 --

6 19,0-9,5 -- -- -- -- -- -- 100 90-100

20-55 0-15 0-15 - --

67 19,0-4,75 -- -- -- -- -- -- 100 90-100

-- 20-55 0-10 0-5 --

7 12,5-4,75 -- -- -- -- -- -- -- 100 90-100 40-70 0-15 0-5 --

8 9,5-2,36 -- -- -- -- -- -- -- -- 100 85-100 10-30 0-10 0-5

Fuente: Tecnología del concreto (2010), Jaime Gómez Jurado, Pág.75

- Curva Granulométrica.

El diagrama de la Granulometría es una línea que une los puntos de la distribución

granulométrica del agregado. Se la plasma en un sistema de coordenadas, en el eje de

las ordenadas se representa el porcentaje acumulado que pasa el tamiz; y en el eje de las

abscisas, las aberturas del tamiz que se encuentra en escala logarítmica.

- Módulo de Finura

El módulo de finura también es llamado modulo granulométrico por algunos

investigadores este módulo da una idea del grosor o de la finura de un agregado.

Se calcula sumando los porcentajes acumulados en los tamices estándares que son :

N°100- N°50- N°30- N°16- N°8- N°4 -3/8”- 3/4”- 11/2”- 3”y 6” y dividiendo la suma

para 100.

47

Ecuación N°1. Módulo de Finura

Cuando este valor es bajo lo que indica que es agregado es fino y si el valor es alto pues

que es un agregado grueso. Los cambios de granulometría en la arena tienen influencia

en la demanda del agua la trabajabilidad del hormigón en consecuencia el acomodo será

del agua y el cemento para conservar la resistencia del hormigón.

La norma ASTM –C33(INEN 696), recomienda que el módulo de finura se encuentra

entre 2.3 a 3.2 sin exceder estos límites permisibles, las arenas con módulo de finura

menor facilitan la trabajabilidad y reducen la segregación y arenas con módulos mayor

entre 2.8 y 3.1 son para elaborar hormigones de alta resistencia.

- Tamaño Máximo

El tamaño máximo del agregado nace del ensayo granulométrico y es el tamiz o malla

que permite el paso del máximo porcentaje del material es decir el 100%. El tamaño

máximo nos indica las dimensiones de la partícula más grande que se encuentra dentro

de la masa del agregado, cual debe ser semejante con las dimensiones y especificaciones

de la estructura. (Sánchez, 2010, pág.78)

Se determina entre la relación de la masa y el volumen, tomando en cuenta que los

agregados tienen un grado de porosidad y que junto con más partículas dejan cantidad

de vacíos. El cálculo de este valor es importante para el diseño de mezcla ya que se

puede determinar la cantidad del agregado requerido para el volumen unitario del

hormigón.

𝑀𝐹 = Ʃ%𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜(6 "+ 3"+1 1/2"+3/4" + 3/8" + 𝑁°4 + 𝑁°8 + 𝑁°30 + 𝑁°50 + 𝑁°100)

100

48

Dado este concepto se describen las siguientes relaciones:

- Densidad de volumen en estado seco (absoluta)

Es la relación entre la masa sólida del agregado (Ms), para el volumen del material

sólido (Vs), que excluye sus poros (saturables y no saturables) y los vacíos entre

partículas.

𝐷𝑎 =𝑀𝑠

𝑉𝑠

Ecuación N° 2. Densidad de volumen estado seco

- Densidad aparente

Es la relación entre la masa del agregado sólido (M), para el volumen que ocupan los

agregados (V), se incluyen los poros permeables o saturables como poros impermeables

o no saturables (volumen aparente o absoluto) y los vacíos entre partículas

𝐷𝑎 =𝑀

𝑉

Ecuación N°3. Densidad aparente.

- Densidad de volumen en estado SSS

Es la relación entre la masa del agregado sólido en estado “saturado superficie seca”

(Msss) para el volumen del material sólido, se incluye el volumen de los poros

permeables saturados de humedad (Vss)

𝐷𝑠𝑠𝑠 =𝑀𝑠𝑠𝑠

𝑉𝑠𝑠𝑠

Ecuación N° 4. Densidad volumen en estado SSS.

- Densidad aparente máxima

La densidad aparente máxima se determina mezclando el agregado grueso y el agregado

fino para obtener la máxima densidad de la mezcla, este valor se obtiene determinando

el porcentaje del agregado grueso y el porcentaje de agregado fino. Para obtener una

49

máxima masa unitaria que deja una menor cantidad de vacíos a ser ocupados por la

pasta.

- Densidad óptima

La densidad óptima se obtiene al disminuir un 4% el porcentaje de agregado fino que

corresponde a la densidad máxima lo cual implica un aumento en el porcentaje de

agregado grueso.

Para diseños de hormigón se recomienda trabajar con la densidad óptima, permitiéndose

obtener un volumen adicional de vacíos y mayor cantidad de pasta dando como

resultado una mejor trabajabilidad, cohesión y una mayor resistencia.

- Porosidad

Se refiere a los espacios que no están ocupados por materia sólida en la partícula del

agregado, es una de las propiedades importantes en el mismo. Puede influir en la

estabilidad química, resistencia a la abrasión, resistencias mecánicas, propiedades

elásticas, gravedad específica, absorción y permeabilidad de las partículas que lo

constituyen.

La porosidad está relacionada con la capacidad de absorción de agua u otros líquidos

dentro de los agregados, según el tamaño de los poros, su continuidad (permeabilidad)

y su volumen total.

- Capacidad de absorción

La capacidad de absorción es el incremento que se presenta en la masa de los agregados,

debido al agua contenida en los poros del material, excluyendo el agua que se adhiere

en la superficie exterior de las partículas; su valor se expresa como un porcentaje de

masa seca.

La absorción de los agregados se obtiene después de haber sometido al material a una

saturación durante 24 horas, luego se procede a secar superficialmente el material, y por

50

diferencias de masa se logra obtener el porcentaje de absorción con relación a la masa

seca del material. Para definir la capacidad de absorción del agregado se consideran los

siguientes estados según el contenido de humedad de las partículas

Grafico N° 12. Estado de saturación del agregado

Fuente: El concreto y otros materiales para la construcción Gutiérrez, Pág.22

a) Secado Total: los poros de las partículas están exentas de agua, para eliminar el agua

se coloca en la estufa a 110ºC durante 24 horas, este estado solo se obtiene en

laboratorio.

b) Seco al Aire: es un estado que se encuentra en la naturaleza, esta entre el estado seco

y saturado superficie seca; en este estado las partículas no tienen humedad

superficial y los poros permeables se encuentran parcialmente llenos de agua.

c) Saturado y Superficie Seca (SSS): conocido como el estado SSS, en este estado no

existe humedad superficial y los poros se encuentran llenos de agua; es un estado

que se puede obtener solo en laboratorio.

d) Sobresaturado: es un estado que se encuentra en la naturaleza donde los poros

permeables de la partícula están llenos de agua y con humedad superficial.

51

- Peso Unitario

“Se define como peso unitario al resultado de dividir el peso de las partículas entre el

volumen total incluyendo vacíos. Al incluir los espacios entre partículas influye la forma

de acomodo de las partículas dejando el menor espacio entre ellas; el procedimiento

para su determinación se encuentra normalizado en ASTM C29.”

El mayor peso unitario se tendrá cuando quepa más material dentro del mismo volumen,

lo que depende naturalmente de la granulometría, tamaño, forma y textura del agregado.

- Porcentaje de Vacíos

“Es la medida de volumen expresado en porcentaje de los espacios entre las partículas

de agregados, depende del acomodo de las partículas por lo que su valor es relativo

como en el caso del peso unitario.”

% 𝑉𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠 =𝑆 ∗ 𝑊 − 𝑃 ∗ 𝑈 ∗ 𝐶

𝑆 ∗ 𝑊 𝑥 100

Ecuación N°5. Porcentaje de Vacíos.

Dónde:

S = Peso Específico de masa W = Densidad del gua

P.U.C = Peso Unitario Compactado Seco del Agregado

- Humedad

“Es la cantidad de agua superficial retenida por la partícula, su influencia está en la

mayor o menor cantidad de agua necesaria en la mezcla.” 12

Se calcula con la siguiente ecuación:

% 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 =𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜 𝑥 100

Ecuación N°6. Humedad. Proceso de producción de los agregados

52

“Todos sus procesos son controlados bajo estrictas normas de calidad, seguridad y

ambiente, a través del monitoreo continuo de especificaciones, manejo de riesgos

industriales e impactos ambienta-les, generando así excelentes productos en un

ambiente seguro para nuestros colaboradores, contratistas, visitantes y la comunidad.

- El proceso se inicia en la cantera. Para extraer las rocas, se realizan pequeñas

explosiones controladas y con extrema seguridad, para evitar ruido y vibraciones, y

para que la roca se divida en pedazos más pequeños. Posteriormente, la roca es

cargada por una excavadora hidráulica y colocada en camiones para su transporte a

la planta procesadora.

- La materia prima se transporta a través de camiones u otro medio, hacia la planta de

agregados, por ello es bueno que la planta esté situada en un lugar cercano a la

cantera.

- Los materiales extraídos de la cantera son depositados en la tolva de trituración

primaria, donde se procede a su trituración y reducción a tamaños más pequeños.

- Una vez triturados en la fase primaria, los materiales pasan a la trituración

secundaria, donde las rocas se reducen aún más de tamaño y se clasifican para

quedan aptas para ser recibidas en la tercera fase del proceso.

- Como método de protección del ambiente, el agua utilizada en este proceso se

recicla. De esta manera, se evita el derroche de este recurso natural.

- Los agregados ya están listos y se transportan a las obras a través de camiones”

(holcimecuador.com, 2017).

2.8.1 Datos generales de la mina

Para la elaboración del hormigón en estudio se ha utilizados los agregados tanto gruesos

como finos de la cantera de Pifo HOLCIM, la misma que se encuentra ubicada en la Vía

Papallacta, Fotografía N° 1., la que cuenta con todos los permisos y normativa

53

municipal para la extracción y proceso de trituración del material. Aproximadamente

la planta tiene una producción de 50000Toneladas.

Tabla N°10. Datos Mina Holcim


REGISTRO DE DATOS DE LA MINA HOLCIM

1 Provincia Pichincha

2 Cantón Quito

3 Parroquia Pifo 2 ½ Km, de la Y de Sangolqui

Baeza Papallacta

4 Altura 2830 msnm

5 Superficie 34-36 Hectáreas aproximadamente

6 Reservas Sobre los 10 000 000 m3 Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)

Gráfico N°13. Cantera Pifo Holcim- Ecuador

Fuente: Google Earth

2.8.2 Métodos y Sistemas de Explotación

De acuerdo a la información relacionada, el mineral que se explota en la cantera de

Holcim ubicada en el sector de Pifo es una roca andesítica volcánica, el método de

explotación que se utiliza en la mina es a cielo abierto.

Para poder utilizar este método de explotación se deben considerar factores como son

los siguientes:

54

- Condiciones geológicas del yacimiento.

- Tipo de material a explotar.

- Características físicas y mecánicas de los minerales.

En cuanto a sistema de explotación el que se utiliza es de perforación y voladura dentro

de este aspecto se deben cumplir con ciertas normas establecidas por Holcim a nivel

mundial las cuales permiten utilizar este sistema de explotación garantizando seguridad

de los trabajadores.

La perforación consiste en la apertura de barrenos mediante la utilización de un

compresor y una perforadora neumática.

La voladura consiste a la fracturación de la roca del macizo rocoso. (Trujillo &Almeida,

Pág., 67)

Fotografía N°1. Procesamiento y Trituración de los Agregado

Fuente: (Trujillo &Almeida, Pág,67)

2.8.3 Proceso detallado de trituración, trozamiento.

En la planta de agregados Holcim Pifo se realiza la trituración y trozamiento de los

agregados mediante la utilización de tres tipos de trituración: Primaria (agregados desde

1 metro a 7 pulgadas), la cual utiliza un sistema de mandíbulas, secundaria (agregados

desde 7 pulgadas a 1 ½ pulgadas), la cual utiliza un sistema de cono y terciaria

55

(agregados desde 1 ½ pulgadas hasta obtener el producto final), de igual manera se

utiliza un sistema de cono.

Finalmente, los cargados consisten en la disposición del producto final en un medio de

transporte HOLCIM lo realiza utilizando cargadoras frontales de varias capacidades

2.8.4 Caracterización de los agregados

La calidad, forma y textura de los agregados es importante en una mezcla de hormigón,

ya que de ella depende la adherencia entre agregados y pasta de cemento.

También debe estar la superficie libre de impurezas orgánicas las cuales son

desfavorables en la unión entre agregado y el cemento, por lo cual los agregados deben

cumplir con ciertos parámetros como son: la resistencia, durabilidad, granulometría y

resistencia al intemperismo.

2.8.5 Ensayo de Abrasión del Árido Grueso. (INEN 860:2011)

Este ensayo es de gran importancia ya que nos permite obtener como resultado el

porcentaje de desgaste del ripio y el coeficiente de uniformidad del agregado

Se determina si el agregado es apto para soportar cargas o para resistir al desgaste; este

ensayo es indispensable en el diseño de mezclas.

Se analiza el desgaste del agregado grueso menor a 1 ½”. (38 mm) que es el resultado

de la fricción y el impacto con las esferas dentro de la Maquina de los Ángeles.

La máquina de los Ángeles, es un aparto constituido por un tambor cilíndrico hueco de

acero de 500 mm de longitud y 700 mm de diámetro aproximadamente, con su eje

horizontal fijado a un dispositivo exterior que puede transmitirle un movimiento de

rotación alrededor del eje. El tambor tiene una abertura para la introducción del material

de ensayo y de la carga abrasiva; dicha abertura está provista de una tapa que debe reunir

las siguientes condiciones:

56

a. Asegurar un cierre hermético que impida la pérdida del material y del polvo.

b. Tener la forma de la pared interna del tambor, excepto en el caso de que por la

disposición de la pestaña que se menciona más abajo, se tenga certeza de que el

material no puede tener contacto con la tapa durante el ensayo.

c. Tener un dispositivo de sujeción que asegure al mismo tiempo la fijación rígida de

la tapa al tambor y su remoción fácil.

El tambor tiene fijada interiormente y a lo largo de una generatriz, una pestaña o saliente

de acero que se proyecta radialmente, con un largo de 90 mm aproximadamente. Esta

pestaña debe estar montada mediante pernos u otros medios que aseguren su firmeza y

rigidez. La posición de la pestaña debe ser tal que la distancia de la misma hasta la

abertura, medida sobre la pared del cilindro en dirección de la rotación, no sea menor

de 1250 mm. La pestaña debe reemplazarse con un perfil de hierro en ángulo fijado

interiormente a la tapa de la boca de entrada, en cuyo caso el sentido de la rotación debe

ser tal que la carga sea arrastrada por la cara exterior del ángulo.

Una carga abrasiva consiste en esfera de fundición o de acero de unos 48 mm de

diámetro y entre 390 y 445 gramos de masa, cuya cantidad depende del material que se

ensaya, tal como se indica en la tabla N° 11.

Tabla N°11. Datos Mina Holcim

TIPO NÚMEROS DE

ESFERAS

MASA DE LAS

ESFERAS (g)

A 12 5000 ± 25

B 11 4584 ± 25

C 8 3330 ± 25

D 6 2500 ± 15

Fuente: http://www.construaprende.com

La resistencia a la abrasión, desgaste, o dureza de un agregado, es una propiedad que

depende principalmente de las características de la roca madre. Este factor cobra

57

importancia cuando las partículas van a estar sometidas a un roce continuo como es el

caso de pisos y pavimentos, para lo cual los agregados que se utilizan deben estar duros.

Para determinar la dureza se utiliza un método indirecto cuyo procedimiento se

encuentra descrito en la Normas INEN 860 :2011.

El choque entre el agregado y las bolas da por resultado la abrasión y los efectos se

miden por la diferencia entre la masa inicial de la muestra y la masa del material

desgastado expresándolo como porcentaje inicial.

% 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑔𝑎𝑠𝑡𝑒 =(𝑃𝑎 − 𝑃𝑏)

𝑃𝑎

Ecuación N°7. % de desgaste

Donde

Pa= masa de la muestra antes del ensayo (g).

Pb= masa de la muestra después del ensayo, que pasa el tamiz 1.68 mm

A continuación, se detalla en la tabla

2.8.6 Ensayo de Colorimetría. (NTE INEN 855:2010)

Este ensayo se lo realiza al agregado fino para determinar la cantidad de materia

orgánica o de impurezas que tiene el agregado

La Norma INEN 855:2010 (ASTM C-40); De objetivo principal de este ensayo el

determinar en una muestra de arena el contenido de materia orgánica existente y así

poder conocer hasta que resistencia se puede alcanzar en el hormigón con ese agregado.

El ensayo consiste en colocar una determinada cantidad de arena en una solución al 3%

de NaOH (Hidróxido de Sodio) o Sosa caustica con relación a la cantidad de agua a

utilizar, de esta manera si existe materia orgánica se producirá algún tipo de coloración

en la solución y se lo ubicará dentro del gráfico que se describe a continuación:

58

Gráfico Nº 14. Colorimetría del Agregado Fino

Fuente: Laboratorio de Ensayo de Materiales - UCE

2.8.7 Ensayo de Peso Específico y Capacidad de Absorción.

El peso específico

Llamado también de densidad, es la relación del peso del material entre el volumen que

ocupa sin incluir sus vacíos. En este ensayo determinamos el peso específico saturado

con superficie seca aparentemente y el % de absorción.

Se suele expresar los pesos unitarios en kg/m3.

El porcentaje de absorción es la cantidad de agua que puede absorber un agregado para

llenar sus vacíos.

Capacidad de Absorción este ensayo es determinar el porcentaje de absorción de los

agregados (fino y grueso) que van a ser utilizados en la determinación de la dosificación

de las mezclas y posteriormente a la elaboración de hormigones.

2.8.8 Ensayo para determinación masa unitaria suelta y compactada de

agregados. NTE INEN 858:2010 (ASTM C29)

Esta norma se usa para determinar los valores de la masa unitaria necesarios para la

selección de las proporciones delos agregados en las mezclas de concreto. La masa unitaria

puede ser usada también para la determinación de las relaciones masa/volumen. Esta norma

determina la masa unitaria en condición compactada o suelta y el cálculo de los vacíos entre

59

las partículas de agregados finos, gruesos o mezclados. Esta norma se aplica a agregados

que no exceden los 150 mm de tamaño máximo nominal

Masa unitaria: Se define como la relación entre el peso de una muestra de agregado

compuesta de varias partículas y el volumen que ocupan estas partículas agrupadas dentro

de un recipiente de volumen conocido.

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑈𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 = 𝑃𝑠

𝑉𝑟

Ecuación N° 8. Masa unitaria

Donde:

Ps = Peso seco del material

Vr = Volumen del recipiente

Masa unitaria compactada: Se entiende por masa unitaria compacta el grado de

acomodamiento de las partículas del agregado cuando se ha sometido a vibración ya

que esta mejora el acomodamiento y aumenta la masa unitaria producida por los 25

golpes de una varilla, ya con esto se procede a verter una segunda capa y una tercera,

todas las tres con el mismo proceso de compactación, al finalizar las compactaciones

se procede a pesar.

Masa unitaria seca: Se denomina masa unitaria suelta la del material que se encuentra

en estado normal de reposo porque el volumen que ocupa es mayor y por tanto su masa

unitaria es menor.

2.8.9 Ensayo de contenido de Humedad (NTE INEN 862:2011)

Se define como la cantidad de agua que tienen las partículas de los agregados,

generalmente se expresa en porcentaje.

“Los agregados que se encuentran en la intemperie, sus partículas pueden estar muy

secas o llenos de agua, por lo general estos poseen un grado de humedad, el cual es de

60

gran importancia ya que con él podríamos saber si nos aporta agua a la mezcla para

poder corregir el agua de mezclado.

Las partículas de agregado pueden pasar por cuatro estados, los cuales se describen a

continuación:

- Totalmente seco: Se logra mediante un secado al horno a 110 °C ± 5º C hasta

que los agregados tengan un peso constante (generalmente 24 horas).

- Parcialmente seco: Se logra mediante exposición al aire libre.

- Saturado y Superficialmente seco: (SSS): En un estado límite en el que los

agregados tienen todos sus poros llenos de agua, pero superficialmente se

encuentran secos. Este estado sólo se logra en el laboratorio.

- Totalmente Húmedo: Todos los agregados están llenos de agua y además existe

agua libre superficial. ” (QUINGALUISA Alex, 2014, pág. 96)

El ensayo de contenido de humedad está estandarizado en la Norma ASTM C–566 y la

NTE INEN 862:2010; este ensayo consiste en someter una muestra de agregado a un

proceso de secado y comparar su masa antes y después del mismo para determinar su

porcentaje de humedad total.

Cuando la humedad libre es positiva, el agregado está aportando agua a la mezcla; si es

negativa, el agregado está quitando agua a la mezcla.

2.8.10 Ensayo de granulometría (NTE INEN 696:2011)

Se define como la distribución del tamaño de sus partículas. Esta granulometría se

determina haciendo pasar una muestra representativa de agregados por una serie de

tamices ordenados, por abertura, de mayor a menor.

El ensayo de granulometría está estandarizado en la Norma ASTM C–136 y en la NTE

INEN 696:2011. El ensayo consiste en hacer pasar el agregado a través de una serie de

61

tamices que tienen aberturas cuadradas y cuyas características deben de ajustarse a la

norma establecida.

Los resultados serán plasmados en un diagrama (Porcentaje Que Pasa vs. Abertura del

Tamiz), dándose un gráfico llamado curva granulométrica.

“La curva granulométrica debe estar dentro de los límites granulométricos establecidos

en la norma. De esta manera, si la curva granulométrica de una muestra de agregado se

ubica a la izquierda de sus límites significa que en la muestra predomina el material

fino; mientras que si la curva tiende hacia la derecha, la muestra se compone

principalmente de material grueso.

También se puede determinar la granulometría de un agregado mediante el módulo de

finura, regida por la Norma ASTM C-125. Así, mientras menor sea el valor de este

módulo, más fino es el material estudiado.” (QUINGALUISA Alex, 2014, pág. 111)

Los requisitos de granulometría del agregado grueso de las normas ASTM C 33, se la

puede obtener de la tabla N°12.

Tabla N° 12. Requisitos Granulométricos para Agregados Gruesos ASTM C 33

Número del

tamaño

Cantidades más finas que cada tamiz del laboratorio

Tamaño nominal, tamices con abertura cuadradas*

100mm(4pulg) 90 mm

( 3 ½ pulg)

75 mm (3pulg)

63mm (2½

pulg)

50 mm (2pulg)

1 90 a 37,5 mm (3 ½ a a ½ pulg) 100 90 a 100 - 25 a 60 -

2 63 a 37,5mm (2 ½ a 1 ½pulg)

- - 100 90 a 100

35 a 70

3 50 a 25,0 mm (2 a 1 pulg.) - - - 100 90 a 100 357 50 a 4,75 mm (2 pulg a N°4) - - - 100 95 a 100

4 37,5 a 19,00mm (1½ a 3/4 pulg). - - - - 100 467 37,5 a 4,75 mm (1½pulg a N° 4) - - - - 100 5+ 25,0 a 12,5 (1 a ½ pulg) - - - - -

56+ 25,0 a 9,5mm (1 a 3/8 pulg) - - - - - 57+ 25,0 a 4,75 (1pulg a N° 4) - - - - - 6+ 19,0 a 9,5 mm (3/4 pulg a 3/8 pulg) - - - - - 67 19,0 a 4,75 mm (3/4 pulg a N°4) - - - - - 7 12,5 A 4,75 MM (½pulg a N° 4) - - - - - 8 9,5 a 2,36mm (3/8 pulg a N° 8) - - - - -

Fuente: http://notasdeconcretos.blogspot.com/2011/04/granulometria-del-agregado

grueso.html

http://notasdeconcretos.blogspot.com/2011/04/granulometria-del-agregado%20grueso.html

http://notasdeconcretos.blogspot.com/2011/04/granulometria-del-agregado%20grueso.html

62

2.8.11 Ensayo de Densidad Óptima. (NTE INEN 858:2010)

Consiste en determinar el porcentaje de agregado grueso y agregado fino para que la

mezcla de los dos agregados nos determine la máxima densidad aparente en forma

compactada. El ensayo se basa en tener un volumen de agregado grueso, al cual habrá

que llenar los vacíos entre partículas con agregado fino hasta llenar todos los vacíos que

se deja entre las partículas de agregado grueso, con lo que se obtiene la densidad

aparente máxima.

Las cantidades a ser mezcladas serán en porcentajes variables y complementarios entre

sí, de tal forma que la suma de los porcentajes parciales de cada agregado sumados sea

el 100% de la mezcla total.

2.9 Aditivos

Los aditivos para concreto (hormigón) son componentes de naturaleza orgánica

(resinas) o inorgánica, cuya inclusión tiene como objeto modificar las propiedades

físicas de los materiales conglomerados en estado fresco. Se suelen presentar en forma

de polvo o de líquido, como emulsiones.

Se pueden distinguir dos grupos principales:

Modificadores de la reología, que cambian el comportamiento en estado fresco, tal

como la consistencia, docilidad, etc.

Modificadores del fraguado, que adelantan o retrasan el fraguado o sus condiciones.

Los componentes básicos del hormigón son cemento, agua y agregados; otros

componentes minoritarios que se pueden incorporar son: adiciones, aditivos, fibras,

cargas y pigmentos.

Existen aditivos que incrementan la fluidez del concreto haciéndolo más manejable, los

aditivos que aceleran el fraguado son especialmente diseñados para obras o

construcciones donde las condiciones climáticas evitan un curado rápido.

63

Los aditivos retardantes son usados en lugares donde el hormigón fragua rápidamente,

especialmente en regiones con clima cálido o en situaciones donde el concreto debe ser

transportado a grandes distancias; esto con la intención de manipular la mezcla por

mayor tiempo.

2.10 Propiedades del hormigón fresco

El hormigón fresco es un material heterogéneo, se lo obtiene mezclando los agregados

finos, grueso, agua, y cemento para darle distintas formas en sus respectivos moldes. El

tiempo del hormigón en estado fresco es corto, por lo que se debe considerar sus

propiedades antes de que el hormigón inicie la reacción de fraguado rápido.

El hormigón fresco debe cumplir una serie de propiedades, las cuales se las debe

controlar con ensayos establecidos por normas nacionales e internacionales, para

obtener el hormigón deseado en obra. Las propiedades son:

2.10.1 Consistencia

Es la menor o mayor facilidad que tiene el hormigón fresco para deformarse o adaptarse

a una forma específica; para ocupar todos los vacíos del molde. Los factores más

importantes que producen esta deformación son la cantidad de agua de amasado, el

tamaño máximo de los agregados, la forma de los agregados y su granulometría.

Una inadecuada consistencia en obra, puede provocar la aparición de vacíos, zonas sin

rellenar, porosidad, armaduras sin cubrir y segregaciones.

La determinación de la consistencia de la mezcla no mide directamente la trabajabilidad,

pero es de gran ayuda in situ. La consistencia se mide en términos de asentamientos,

para lo cual existen varios métodos para determinar, siendo el más utilizado el “CONO

DE ABRAMS”.

64

Fotografía N° 2. Ensayo de asentamiento. Cono de Abrams de trabajilidad semi-seca

asentamiento de 50mm.


El cono de Abrams es un molde troncocónico de 30 cm de altura que se rellena con el

hormigón objeto de ensayo, la pérdida de altura que experimenta la masa fresca del

hormigón una vez desmoldada, expresada en cm da una medida de su consistencia.

La consistencia depende:

- Grado de finura del cemento, una mayor finura otorga mayor consistencia en la

mezcla.

- Cantidad de agua de amasado empleada, a mayor cantidad de agua, la mezcla se

vuelve más fluida y viceversa.

- Forma y textura de los agregados, si son ásperos y angulares se requiere mayor

cantidad de pasta para llegar a obtener una determinada consistencia.

- Cantidad y graduación de los agregados, a mayor cantidad y mala graduación de

los agregados, la mezcla será más rígida y seca.

Influye en la consistencia el método de compactación utilizado.

65

Tipos de Consistencia:

- SECA - Vibrado enérgico.

- PLÁSTICA - Vibrado normal.

- BLANDA - Apisonado.

- FLUIDA - Barra.

Tabla N° 13. Consistencia/Asentamiento

CONSISTENCIA ASENTAMIENTO CONO DE

ABRAMS(cm)

SECA 0 2

PLASTICA 3 5

BLANDA 6 9

FLUIDA 10 15

Fuente:http:www.construmatica.com/construpedia/Consistencia_del_Hormig%C3%B3n_Fre

Tabla N° 14. Tolerancias

CONSISTENCIA TOLERANCIA

SECA 0

PLASTICA ±1

BLANDA ±1

FLUIDA ±1

Fuente:http:www.construmatica.com/construpedia/Consistencia_del_Hormig%C3%B3n_Fres

2.10.2 Trabajabilidad.

Se considera como trabajabilidad a la aptitud que presenta el hormigón fresco para ser

colocado y compactado en cualquier molde. Los hormigones con baja trabajabilidad

presentan problemas de mezclado, compactación dentro de los moldes, lo que puede

desencadenar en una disminución de la resistencia. Para mejorar la trabajabilidad

de un hormigón, se pueden incluir aditivos plastificantes que no disminuirán su

resistencia final. Cabe señalar que la trabajabilidad es una propiedad de definición

compleja, pues abarca propiedades de la mezcla fresca que califican la "facilidad de

colocación" y "la resistencia a la segregación".

66

Los factores que influyen en este proceso son los siguientes:

- Cemento fino.

- Cantidad de pasta.

- Velocidad de hidratación del cemento menor (bajo calor de hidratación).

- Los agregados finos sean de superficie lisa y redondeada.

- La temperatura ambiental sea baja.

- La utilización de aditivos plastificantes.

- Relación agua/cemento.

Tabla No 15. Clasificación del Hormigón por su consistencia

Tipo de Concreto ASENTAMIENTO COMPORTAMIENTO EN LA

DESCARGA

Muy Seco < 2" No Fluye

Seco* 2" a 3" Necesita ayuda para fluir Plastificado (estándar)*

4"a 5" Fluye bien, forma pilas suaves

Fluido* 6" a 7" Fluye rápidamente, no forma pilas

Muy Fluido > 7" Muy fluido,>8" se puede auto nivelar

Fuente: KAIZEN ENGINEERING CONSULTING SAC

2.10.3 Homogeneidad

Es la cualidad por la cual los diferentes componentes del hormigón aparecen

regularmente distribuidos en toda la masa, de manera tal que dos muestras tomadas de

distintos lugares de la misma resulten prácticamente iguales. La homogeneidad se

consigue con un buen amasado y, para mantenerse, requiere un transporte cuidadoso y

una colocación adecuada.

La homogeneidad puede perderse por segregación (separación de los gruesos por una

parte y los finos por otra) o por decantación (los granos gruesos caen al fondo y el

mortero queda en la superficie, cuando la mezcla es muy líquida). Ambos fenómenos

aumentan con el contenido de agua, con el tamaño máximo del árido, con las

67

vibraciones o sacudidas durante el transporte y con la puesta en obra en caída libre.

(notasdehormigonarmado.blogspot, 2011).

2.10.4 Cohesión

La cohesión se define como la unión y adherencia que existe entre los agregados y la

pasta de cemento que constituye la mezcla de hormigón, una masa plástica presenta una

buena cohesión, la cohesión depende del grado de consistencia que tenga el hormigón

fresco.

2.10.5 Segregación

Separación de los componentes que constituyen la mezcla de hormigón con lo cual su

masa deja de ser homogénea. Este fenómeno se da por gran cantidad de agua que tiene

la mezcla o los diferentes tamaños de las partículas de los agregados. Para controlar la

segregación es recomendable utilizar agregados bien graduados y principalmente un

manejo adecuado del hormigón durante las etapas de manipuleo, transporte, colocación

y compactación.

Una manera de reconocer la segregación en el hormigón fresco es lo que se conoce

como sangrado o exudación. Que se genera por el afloramiento del agua en la superficie

lo cual arrastra consigo partículas inertes de cemento que se depositan en la superficie

y que dejan ductos capilares o vías de infiltración volviendo al hormigón permeable, lo

cual se debe a que los constituyentes sólidos de la mezcla no pueden retener el exceso

de agua cuando se asientan por lo que se considera al sangrado como un caso especial

de sedimentación.

2.10.6 Exudación

La exudación del hormigón fresco es un el fenómeno que se produce por el ascenso del

agua de amasado de la mezcla de hormigón durante el tiempo que dura su fraguado. Los

componentes del hormigón fresco vertido contienen materiales de distintas densidades

68

y se produce una tendencia a la decantación de áridos más pesados, y un ascenso del

agua, menos densa.

Al ascender, el agua crea en la superficie del hormigón una capa delgada, débil y porosa

que no tiene resistencia ni es durable. El agua que va llegando a la superficie

generalmente se va evaporando de una forma lenta, pero si la evaporación es más rápida

que la velocidad de su migración del interior hacia la superficie se crearán fisuras de

retracción plástica por afogarado.(ingenierodecaminos.com, 2010)

2.11 Propiedades del hormigón endurecido

Una vez endurecido el hormigón adquiere propiedades las cuales le permiten ser un

material masivo en la construcción de obras civiles.

2.11.1 Propiedades mecánicas

2.11.1.1 Resistencia a la compresión

Esta propiedad es la más importante porque ofrece un aspecto general de la calidad del

hormigón porque está relacionado directamente con la estructura de la pasta endurecida

de cemento.

Para determinar la resistencia a la compresión del hormigón se elaboran probetas

cilíndricas de 15cm de diámetro por 30 cm de altura (6¨x12¨) y se ensayan de acuerdo

a las normas ASTM- C 31 Y C39.

Se permiten realizar los ensayos en probetas con otras dimensiones siempre y cuando

cumplan con la relación doble entre la altura y el diámetro.

Esta resistencia para el caso de los hormigones de alta resistencia va aumentando luego

de los 28 días de edad. Por esta razón, para la real determinación de la resistencia a la

compresión del hormigón, se deberá realizar los ensayos de compresión a los cilindros

a las edades de 7, 14, 21 y 28 e incluso a los 56 días cuando se trata de obras importantes.

69

Una vez establecida la dosificación definitiva mediante ensayos de laboratorio, la

resistencia a compresión de un hormigón puesto en obra será menor que la del

laboratorio. La variación puede ser alrededor del 80% hasta 90% según norma.

Los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión se emplean principalmente

para determinar que la mezcla de hormigón suministrada cumpla con los requerimientos

de la resistencia f´c, en la especificación del trabajo.

Fotografía N° 3. Resistencia a la compresión


2.8.1.2 Tracción por compresión diametral ASTM C 496 (método brasileño)

El ensayo tiene como objetivo determinar la resistencia a tracción indirecta de probetas

cilíndricas sometiéndolas a una fuerza de compresión aplicada en una banda estrecha en

toda su longitud, en consecuencia, el resultado de la fuerza de tracción ortogonal resultante

origina que la probeta se rompa a tracción.

El hormigón tiene que estar endurecido y curado con las condiciones normalizadas de

laboratorio y romper las probetas a los 28 días, o al tiempo y circunstancias que se

determinen en cada caso.

Si se trata de testigos, se tratarán de acuerdo con los condicionantes y prescripciones de la

norma genérica que los trata.

70

Antes de colocar la probeta en la máquina de ensayo se dibuja, en cada cara, una línea que

marque un diámetro del mismo plano axial. Se trazan las generatrices que unen los extremos

correspondientes a los diámetros marcados.

Estas generatrices corresponden al plano de rotura.

Se mide la probeta en todas sus direcciones con precisión de 1 mm.

Se elimina el posible exceso de humedad de la superficie y se coloca la probeta en el

dispositivo de ensayo con la generatriz trazada sobre una banda de fibras prensadas de 10

mm de ancho, 4 mm de espesor y una longitud superior a la de la probeta.

Después se sitúa, sobre la generatriz superior opuesta otra banda idéntica a la descrita y

sobre ésta una barra de sección rectangular mínima de 50 mm de anchura y de espesor igual

o superior a la mitad de la diferencia entre la longitud de la probeta y la mayor dimensión

del plato de la prensa.

Gráfico N° 15. Resistencia a la tracción.

Fuente: https://www.construmatica.com

Se sitúa el dispositivo centrado en los platos de prensa, se aproximan los platos para poder

fijar la posición del conjunto, sin aplicación de carga.

A continuación, con un incremento de presión constante de entre 4 y 6 Mpa /s, se procede

a la rotura de la probeta, anotándose la carga total u obtenida.

71

Una vez rota la probeta, se observa el aspecto del hormigón y se anota cualquier anomalía

que se detecte.

Aunque el ensayo está previsto efectuarlo sobre probetas cilíndricas, la norma también

prevé la posibilidad de llevarlo a cabo utilizando probetas prismáticas o cúbicas. En este

caso hay que tener en cuenta los coeficientes de corrección de los resultados que insinúa la

propia norma. Para hallar la resistencia a la tracción del hormigón “ft” se utiliza la siguiente

expresión:

𝑓𝑡 = 1.5 √𝑓´𝑐

Ecuación N° 9. Resistencia a la tracción (Ing. Roberto Morales Morales, 2014,

Diseño en Concreto Armado, Pág. 6)

Dónde:

ft = Resistencia a la tracción del hormigón medida en kg/cm2.

f’c= Resistencia a la compresión del hormigón medida en kg/cm2.

A continuación, se presenta una tabla con valores aproximados de resistencia a la

Tracción de los hormigones.

Tabla N° 16. Resistencia a la tracción

Resistencia a la

Compresión

(Kg/cm²)

Resistencia a la

tracción (Kg/cm²)

210 22

180 25

350 28

420 31

630 38

840 43

Fuente: Temas de hormigón armado, Marcelo Romo Proaño, Escuela Politécnica del Ejército.

72

2.9.1.3 Resistencia a la flexión.

Método de Ensayo a Flexión en Vigas.

Es el ensayo más realizado a las de hormigón ya que se determina la resistencia a la

flexión mediante el método de ensayo ASTM C78 que realiza la carga en los puntos

tercios y la norma ASTM C 293 cargada en el punto medio.

Gráfico N° 16. Ensayo a Flexión de Hormigón

Fuente: http://civilgeeks.com/2010/03/18/resistencia-a-la-flexion-del-concreto/

Dependiendo de las dimensiones y el volumen del agregado, el módulo de rotura del

hormigón se encuentra cerca del 10%-20%sin embargo la relación utilizada para los

materiales específicos es la obtenida mediante ensayos en el laboratorio, para las

mezclas deseadas.

El módulo de rotura relacionado para la viga cargada a los tercios es más bajo que el

módulo de rotura relacionado por la viga cargada en el punto medio, el dato es del 15%

menos en algunos casos.

73

La normativa utilizada para la investigación es la ASTMC-78, este ensayo consiste en

someter hasta la rotura a una viga de hormigón con carga constante, repartida a los dos

puntos de aplicación que están ubicados a los dos tercios de la luz de la viga.

Las dimensiones de las vigas serán las normas de (500mm*150mm*150mm), de

sección transversal y con una luz mínima que debe ser tres veces el espesor.

Gráfico N° 17. Representación Gráfica del ensayo a Flexión de vigas Estándar

Fuente: Norma NTE INEN 2554:2011

Normas ASTM – C78.

La norma que regula el ensayo es la ASTM-C78 o conocida también como NTE INEN

2554:2011,2 “Método Estándar de ensayo para la resistencia a la flexión de hormigón

usando viga simple con carga a los tercios del claro”

El objetivo de la norma es determinar el esfuerzo a flexión del hormigón mediante la

utilización de la viga aplicando la carga a los tercios de la luz. El detalle de la aplicación

de la carga es continuo sin impacto con velocidad constante. El objetivo del ensayo es

determinar el módulo de rotura según las expresiones que indica la norma.

74

Cálculo del módulo de Resistencia a la tracción del Hormigón se calcula de dos

maneras:

1. Si la fisura se produce en la parte superior de la superficie a tracción dentro del

medio de la luz libre y no sobrepasa más del 5%, de tal manera calcular de la

siguiente manera:

𝑅 =𝑃¨ ∗ 𝑙

𝑏 ∗ 𝑑2

Ecuación N°10. Módulo de Rotura dentro del tercio medio de la luz libre.

Donde:

R= Módulo de rotura, en Mpa.

P=Carga máxima aplicada, indicada por la máquina de ensayo, en N

L=Luz libre, en mm

b= Promedio del ancho del espécimen, en la fractura, en mm

d=Promedio de la altura del espécimen, en la fractura en mm

Si la fractura se produce en la superficie de tracción fuera del tercio medio de la luz

libre, pero no más allá del 5% de la luz libre, el cálculo se da de la siguiente manera:

𝑅 =3𝑃 ∗ 𝑎 ∗ 𝐿

𝑏 ∗ 𝑑2

Ecuación N° 11.. Módulo de Rotura fuera del tercio medio de la luz libre

Donde:

R= Módulo de rotura, en Mpa.

P=Carga máxima aplicada, indicada por la máquina de ensayo, en N

L=Luz libre, en mm

b= Promedio del ancho del espécimen, en la fractura, en mm

d=Promedio de la altura del espécimen, en la fractura en mm

75

a= distancia medida entre la línea de fractura y el apoyo más cercano medido en la

superficie de la tracción de la viga, en mm. (Fuente: Norma ASTM-C78, NTE INEN

2554:2011).

2.9.1.4 Adherencia.

La adherencia del agregado es una propiedad importante ya sea para el concreto

hidráulico o el concreto asfaltico, ya que de ella depende la resistencia y durabilidad

debido al aglutinamiento del agregado con el material cementante (pasta de cemento o

asfalto). La adherencia del agregado depende de la forma, textura y tamaño de las

partículas.

2.9.1.5 Tenacidad.

Es la resistencia del agregado a la falla de impacto, y tiene mucho que ver con el manejo

de los agregados, porque si estos son débiles al impacto pueden alterar su granulometría

y por consiguiente la calidad de la obra. Está directamente relacionada con la flexión,

angulosidad y textura del material

2.11.2 Propiedades físicas.

2.11.2.1 Durabilidad

En la vida útil, el hormigón está expuesto a las acciones que provienen de agentes

externos e internos, los mismos que pueden afectar su durabilidad si no se les tiene

debidamente en cuenta.

Estas acciones pueden ser producidas por agentes físicos o químicos:

- Acción de los Agentes físicos:

Los agentes que producen efectos de mayor importancia en el hormigón son los

derivados de las variaciones de tipo ambiental y de procesos erosivos.

Los Efectos de tipo ambiental, se manifiestan a través de variaciones de temperatura y

de humedad.

76

- Variación de Temperatura:

Temperaturas bajo cero 0°C el estado es saturado el hormigón el agua se encuentra

contenida en los poros produciéndose un efecto expansivo de gran magnitud que causa la

desintegración progresiva del hormigón.

- Variaciones de Humedad:

Se dan por ciclos alternativos de saturación y secado del hormigón, los cuales por efecto de

la tensión superficial del agua que están contenidas en sus poros puede producir un proceso

degradante.

Los efectos de procesos erosivos, son derivados de la abrasión mecánica y de la

cavitación.

Abrasión Mecánica:

Se produce por el desplazamiento de materiales sólidos sobre la superficie de un

elemento de hormigón. Estos materiales pueden ser cuerpo móvil, vehículos o similares.

Cavitación

Proviene de la destrucción que experimentan los materiales sometidos a escurrimiento

de agua de alta velocidad si existen irregularidades en la superficie en contacto con el

agua que lleguen a inducir un despegue de la napa.

Acciones de los Agentes Químicos:

Las labores de estos agentes sobre el hormigón pueden ser en el interior del hormigón

o bien provenir de acciones agresivas externas.

Acción de Agentes Internos

Proviene del aporte de productos que afectan el proceso de fraguado o endurecimiento

del cemento, o bien que generan productos expansivos que dañan su duración.

Este tipo de agentes encontramos el aporte de los áridos: materia orgánica y los

compuestos que producen la reacción álcali-árido, de naturaleza expansiva.

77

Efectos Materia Orgánica:

Los áridos aportan la materia orgánica que, afecta el desarrollo del fraguado de la pasta

de cemento, inicialmente a través del contenido de ácido tánico presente en ella. La

magnitud de estos efectos depende, por esta razón, de la cantidad y origen de la materia

orgánica presente y su acción se manifiesta en general sobre un retardo del fraguado

Efecto de los Compuestos Reactivos

Los áridos pueden contener componentes combinables con los compuestos producidos

durante el fraguado de la pasta cemento, de estos componentes potencialmente más

peligrosos aquellos que en su constitución contienen sílice amorfa, tales como ópalo, la

calcedonia y los vidrios volcánicos, los sulfatos y sulfuros de calcio y arcillas

expansivas, los cuales al reaccionar forman compuestos expansivos, que pueden llegar

a desintegrar el hormigón, debiendo eliminar los áridos que posean estas características.

Acción Agentes Externos:

Existen números compuestos químicos que son susceptibles de producir ataques de

distinta magnitud sobre los elementos de hormigón. Cuando un elemento va a estar en

contacto con compuestos de naturaleza agresiva, ya sea en periodos prolongados con

efectos intensos, o como los de efectos moderados, debe preverse una protección de la

superficie del elemento de hormigón.

Fuente: http://elhormigonysuspropiedades.blogspot.com/p/propiedades-del-hormigon-

endurecido.html

2.11.2.2 Permeabilidad

Es la capacidad de un material de ser atravesado por líquidos o gases. La impermeabilidad del

Hormigón es importante para su resistencia a los ataques químicos. Esta impermeabilidad

depende en parte del exceso de agua en el amasado y del posterior curado del Hormigón.

78

2.12 Hormigón de baja densidad

Se los llama usualmente como hormigones livianos a aquellos que poseen una densidad

que varía entre 300kg/m3 y 1900 kg/m3, ya que los convencionales presentan una

densidad normal de 2400 kg/m3. (VALDEZ Luis, SUAREZ Gabriel. Hormigones

Livianos. Tesis. Facultad De Ingeniería en Ciencias de la Tierra, Escuela Superior del

Litoral 2010. Pág.: 19)

- Hormigón de relleno

Es aquel cuya densidad está comprendida entre los 300kg/m3 y los 1000kg/m3. Este

tipo de hormigón presenta buenas cualidades como aislante térmico, pero posee bajas

resistencias por lo cual no es utilizado en elementos estructurales. El hormigón de

relleno es una mezcla fluida que tiene la finalidad de solidarizar las armaduras con la

mampostería, llenando los huecos donde se encuentra. El tamaño máximo del agregado

debe ser de 25 mm a fin de evitar que queden cavidades en la estructura, y este hormigón

deberá tener la trabajabilidad necesaria para obtener un llenado íntegro

- Hormigón aislante

Es aquel cuya densidad es menor a los 800 kg/m3, su resistencia a la compresión varía

entre los 0.7 MPa y 7 MPa, además se clasifica en función de su coeficiente de

conductividad térmica que debe estar por debajo de los 0.3 J/ms°C y su densidad es

más baja que para los hormigones livianos estructurales. Además, centra sus

características en la incorporación como componente fundamental del poliestireno

expandido, el cual le confiere al hormigón sus características desde el punto de vista

acústico y de aislamiento. (Arce Pezo Xavier. Hormigones livianos. Tesis. Facultad De

Ingeniería en Ciencias de la Tierra, Escuela Superior del Litoral, 1997. Pág. 5-7).

Las especificaciones de trabajo pueden, a veces, permitir densidades de 1920 kg/m3,

aunque el hormigón o estructural con densidades de 1450 a 1660 kg/m3 es ampliamente

79

usado, la mayoría de estructuras de hormigón liviano tienen densidades entre 1600

kg/m3 y 1800 kg/m3. Se consigue a partir de los siguientes materiales:

Agregados livianos cuya densidad esta entre los 1600 kg/m3 y 1760 kg/m3 y su

resistencia a la compresión a los 28 días es de 17 MPa.

Arena natural y agregado grueso liviano, cuya densidad está entre los 1680 kg/m3 y los

1840 kg/m3 y su resistencia a la compresión a los 28 días es de 17 MPa.

Este tipo de hormigón se usa en edificios de estructura de acero, hormigón y estructuras

de estacionamientos, elementos prefabricados de hormigón como la viga doble Te,

paneles de planchas de hormigón y bóvedas, estructuras marinas, muelles flotantes,

puentes y plataformas de extracción de petróleo

2.12.1 Materiales alternativos empleados para la obtención de Hormigones de baja

densidad

a) Hormigón alivianado con piedra pómez y con inclusor de aire

La piedra pómez también llamada pumita es una roca magmática volcánica vítrea, con

baja densidad y muy porosa, de color blanco o gris. En su formación la lava proyectada

al aire sufre una gran descompresión. Como consecuencia de la misma se produce una

desgasificación quedando espacios vacíos separados por delgadas paredes de vidrio

volcánico.

Químicamente es un silicato volcánico de aluminio. Está compuesta por partículas

vítreas con un alto contenido de sílice superior al 50%, y por una gran cantidad de poros

diminutos que le proporcionan un bajo peso unitario, a pesar de tener una gravedad

específica alta entre 2.3 a 2.5. Su peso unitario varía de 350 Kg/ m3 hasta 800 Kg/ m3.

y puede flotar en el agua.

80

Su textura es rugosa y su forma puede ser angular o redondeada. El tamaño de los granos

al estado natural varía desde muy fino, semejante a la arena, hasta diámetros de una

pulgada o más.

Por medio de la introducción de aire, ya sea agregando a la lechada en la mezcladora

una espuma estable preformada semejante a la usada para combatir el fuego o

incorporando aire por medio de batido, con la ayuda de un agente incluso de aire.

b) Hormigón alivianado con fibras de madera

Debido a la necesidad de las poblaciones por utilizar recursos de su propia localidad

con el fin de abaratar costos, se han desarrollado hormigones especiales. Se ha

implementado la utilización de fibras de madera en la dosificación del hormigón, pero

otras fibras orgánicas (papel de desecho, bambú, cascara arroz, entre otros.), pueden ser

utilizados siempre y cuando estos cumplan con los ensayos. En Indonesia se han

construido pequeñas casas utilizando este material, las obras civiles están a cargo de la

constructora finlandesa (Finna Housing Ltd.). Se ha producido paneles para paredes y

losas prefabricados con hormigón alivianado con fibras de madera. Las propiedades

físicas y mecánicas del hormigón estructural con fibras de madera tienen relación con

su densidad. Por lo general encontramos hormigones de 1200 kg/m3 y 1500 kg/m3, los

últimos son utilizados para soportar cargas. Los hormigones de 1200 kg/m3 alcanzan

valores a compresión de 60 kg/cm2 a 80 kg/cm2 y a flexión de 20 kg/cm2 a 30 kg/cm2,

y los de 1500 kg/m3 alcanzan de 100 a 150 kg/cm2 a compresión y de 30 a 60 kg/cm2 a

la flexión. Este tipo de hormigones son resistente a la humedad, hielo, fuego y ataque

de termitas, tienen gran capacidad de absorción y aislamiento de sonidos. Los

componentes de este material no son nocivos para la salud.

81

c) Hormigón alivianado con Poliestireno expandido

En el hormigón liviano, se utilizan las perlas de poliestireno expandido, las cuales

pueden reemplazar totalmente el agregado grueso, y parcialmente el agregado fino,

debido a que son áridos que no absorben agua, no tienen impurezas, no reaccionan con

el cemento y además tiene buena adherencia con el mismo.

d) Hormigón alivianado con Ceniza de cascarillas de arroz

La cascarilla de arroz es un subproducto de la industria molinera, que resulta

abundantemente en las zonas arroceras de muchos países y que ofrece buenas

propiedades para ser usado como sustrato hidropónico. Entre sus principales

propiedades físico-químicas tenemos que es un sustrato orgánico de baja tasa de

descomposición, es liviano, de buen drenaje, buena aireación y su principal costo es el

transporte.

Para mejora la retención de humedad de la cascarilla, se ha recurrido a la quema parcial

de la misma. Esta práctica, aunque mejora notablemente la humectabilidad, es en

realidad muy poco lo que aumenta la capilaridad ascensional y la retención de humedad.

2.13 Hormigón de alta resistencia

El ACI presenta un concepto para hormigones de alta resistencia. “Es un hormigón que

cumple con la combinación de desempeño especial y requisitos de uniformidad,

combinación que no puede ser rutinariamente conseguida usando solamente los

componentes tradicionales y las prácticas normales de mezcla colocación y curado”.

La elaboración de hormigón de alta resistencia que cumpla adecuadamente con los

requerimientos de trabajabilidad, asentamiento, desarrollo de resistencia a la

compresión simple y durabilidad, da lugar a realizar controles exigentes a los materiales

de construcción.

82

2.13.1 Materiales alternativos empleados para la obtención de hormigones de alta

resistencia

a. Hormigón de alta resistencia con fibras de acero

El uso de fibras de acero ha sido en el hormigón a través del desarrollo tecnológico, por

la necesidad de incrementar en gran medida la resistencia del material, aportando mayor

tenacidad y mejorando su comportamiento mecánico.

Para que la adición de las fibras tenga efecto, debe producirse adherencia entre la masa

y la fibra, de manera que se genere una mezcla con distribución uniforme que convierta

al hormigón en un material dúctil que reduzca su fisuración.

Con el uso de fibras metálicas se obtiene un hormigón que impide el desarrollo de

fisuras y más bien un comportamiento de ductilidad mejorado, salvaguardando la

trabajabilidad de la mezcla.

b. Hormigón de alta resistencia con fibras de vidrio

Las fibras de vidrio utilizadas en el hormigón transmiten su resistencia a él. Por otra

parte, estas son resistentes a los alcalinos, actúan como carga de tracción, mientras que

la matriz del polímero y hormigón, une las fibras entre sí y se ayudan a transferir las

cargas de una fibra a otra. (Follis, Lubari, Nicolai, & Pepe, 2002)

2.14 Diseño de Mezclas

El diseño de mezclas es el proceso para hallar la dosificación adecuada para un

hormigón objeto de cada investigación. El diseño se lo realizaras de acuerdo a las

especificaciones y resultados requeridos.

2.14.1 Dosificación de un hormigón en Volumen

Este tipo de dosificación es el más antiguo, fácil y cómodo, a todos los efectos, en

aquellas pequeñas obras donde la precariedad de medios precise su realización manual

y a pie de obra. La Tabla N° 13. Permite calcular de manera sencilla los materiales

83

necesarios para la confección de 1 m3 de este material, así como prever las materias

precisas para el conjunto o volumen de hormigón que requiera la obra.

Tabla N° 17. Cantidades para la elaboración de 1m³ hormigones en volumen

Dosificación o riqueza de

cemento por metro cubico de hormigón (Kg/m3)

Proporciones litros

Material sólido necesario para 1 m3 de

hormigón:140l. A gua aproximada por m3,

según cono :150-250l.Riqueza de cemento

por m3, según calidad:150-450Kg. Peso aproximado de 1m3 de hormigón:2200-

2500 Kg. Peso 1 saco de cemento:33

litros. Peso de 1 litro de cemento en saco:1,5 Kg

Cemento Arena Grava Cemento Arena Grava Usos y empleos preferentes del hormigón

100 1 6 12 75 450 900 Rellenos. Hormigón de limpieza o pobre

150 1 4 8 110 440 880 Zanjas cimientos. Grandes espesores.

200 1 3 6 145 435 870 Muros de contención. Pozos de cimentación .Soleras.

250 1 2,5 5 170 425 850 Pilares, soportes y prefabricados

corrientes. Pavimentos.

300 1 2 4 207 415 830 Hormigones Armados. Zapatas. Muros especiales

350 1 2 3 240 480 720 Hormigones para estructuras. Pilares.

Vigas

400 1 1,5 3 263 395 790 Forjados delgados. Piezas a fatiga.

Viguetas.

450 1 1,5 2,5 290 435 725 Pefabricados especiales. Pretensados.

Postensados.

500 1 1 2 360 360 730 Trabajos y obras muy especiales de gran

control.

Fuente:https://ocw.unican.es/pluginfile.php/811/course/section/869/Dosificacion%20de%20Hor

migones.pdf

2.14.2 Dosificación basada en el contenido de cemento o Densidad Óptima

a. Dosificación de un hormigón por el método de Fuller.

La dosificación por el sistema, Fuller está indicada para piezas no muy armadas, áridos

redondeados, con un tamaño máximo de 70 mm y una riqueza mínima de cemento de

300 kg/m3.

En base a dichas premisas, la dosificación de los áridos viene determinada por una curva

de referencia (parábola de Gessner), la cual representa una granulometría continua, y su

empleo favorece la total compenetración del conjunto de granos, lo que ayuda a una

84

buena docilidad y densidad del conjunto (Gráfico N°10). Dicha curva patrón está

representada por la siguiente ecuación:

𝑃 = √𝑑

𝐷

Ecuación N° 12. Porcentaje de material en peso que pasa por cada uno de esos

tamices (d).

Dónde:

D = Luz de malla del tamiz que define el tamaño máximo del árido empleado en la

mezcla.

d = Abertura de cada uno de los tamices empleados para determinar la granulometría

del árido que se va a utilizar (siempre menor a D).

P = Representa el porcentaje de material en peso que pasa por cada uno de esos

tamices (d).

Gráfico N°18. Porcentajes y curva patrón según el Método Fuller

Fuente:https://ocw.unican.es/pluginfile.php/811/course/section/869/Dosificacion%20de%20H

ormigones.pdf

85

b. Dosificación de un hormigón por la fórmula de Bolomey.

Dosificar por Bolomey constituye un perfeccionamiento de la ley de Fuller ya que,

aunque los datos para operar sean los mismos, se trata de obtener un hormigón

económico en cemento en base a sus resistencias, consistencia de la masa y forma de

los áridos (redondeados o de machaqueo). El método está indicado para hormigones en

masa, grandes macizos, presas, etc., debiéndose tantear con mucho cuidado la curva

granulométrica y los porcentajes de finos, pues aquí interviene, también, el cemento

utilizado.

La fórmula propuesta por Bolomey es la siguiente:

𝑃 = 𝑎 + (100 − 𝑎 )√𝑑

𝐷

Ecuación N° 13. Porcentaje de material (incluido el cemento) que pasará por el tamiz

de valor d.

Donde:

P = Porcentaje de material (incluido el cemento) que pasará por el tamiz de valor d.

d = Abertura (mm) de cualquier tamiz utilizado para determinar la granulometría del

árido.

D = Luz de malla del tamiz que define el tamaño máximo del árido empleado en la

dosificación.

a = Coeficiente variable, según la consistencia del hormigón y el tipo de árido empleado,

de acuerdo a la tabla N° 18.

Tabla N° 18. Valores del coeficiente “a” de Bolomey

Tipo de árido Consistencia Valores de a

Rodado

Seco - plástica 10

Blanda 11

Fluida 12

Machaqueo

Seco - plástica 12

Blanda 13

Fluida 14

Fuente:https://ocw.unican.es/pluginfile.php/811/course/section/869/Dosificacion%20

de%20Hormigones.pdf

86

2.15 Fallas en cilindros de hormigón ensayados a compresión

“Las probetas cilíndricas de hormigón presentan ligeras fisuras de adherencia que son

producto de la retracción del fraguado, al aplicar la carga de compresión estas fisuras

aumentan en número y longitud de manera lineal. Cuando se alcanza el 90% del

esfuerzo de rotura las fisuras van aumentando y generando rajaduras que dan lugar a la

falla del hormigón."

La norma INEN 1573 indica que el cilindro de hormigón debe ser sometido a

compresión hasta que se haya alcanzado la capacidad máxima y se observe que la carga

disminuye constantemente, presentándose en la probeta un patrón de falla específico,

en el Anexo A de la norma se encuentran los tipos de fallas características en probetas

de hormigón, Gráfico N°11.

Gráfico N° 19. Tipos de Fallas en Probetas de Hormigón ensayados a compresión

FUENTE: NORMA NTE INEN 1573:2010 – Pág. 10

2.16 Marco Legal

La presente investigación se basa fundamentalmente en hallar la dosificación ideal para

obtener un hormigón de baja densidad y alta resistencia elaborado con poliestireno

(EPS) reciclado.

87

2.16.1 Normativa del hormigón

Para cumplir con nuestros objetivos es necesario cumplir con lo que detalla la NORMA

INEN 1855-1. REQUISITO DEL HORMIGON. Misma norma nos indica los requisitos

para la elaboración de un hormigón convencional; se toma en cuenta los materiales a

emplearse, dosificación de materiales con

2.16.2 Normativa del cemento

El cemento debe cumplir con: NTE INEN 152 ó NTE INEN 490 según los

requerimientos o especificaciones del usuario.

2.16.3 Normativa de los áridos

Los áridos deben cumplir con los requisitos de la NTE INEN 872;

2.16.4 Normativa del agua

Agua. El agua de la mezcla debe cumplir con la NTE INEN 1108, tolerancias tanto de

materiales, equipo y asentamientos, muestreo

2.16.5 Normativa de ensayos de hormigón fresco y hormigón seco.

En esta norma nos detallada los métodos de ensayos a realizarse:

a. Toma de muestras: NTE INEN 1763

b. Resistencia a la compresión: NTE INEN 1573

c. Determinación de la masa unitaria, ASTM C 138

d. Consistencia:

- Asentamiento menor de 20 mm: Tiempo VeBe ASTM C-1170

- Asentimientos entre 20 y 200 mm: NTE INEN 1578

- Asentimientos mayores de 200 mm: Ensayo Extendido (Flow Test) 1881

Part 105.

e. Cilindros de hormigón tomados en obra para ensayos de compresión, elaboración

y curado: ASTM C 31

88

f. Temperatura en el hormigón: ASTM C 1064 NTE INEN 1855-1 18 de 24

g. Ensayos de resistencia a la tracción:

- Tracción por flexión ASTM C 78 o C 293

- Tracción por compresión diametral ASTM C 496

2.17 Plan Nacional de desarrollo 2017-2021

PLAN TODA UNA VIDA

Políticas

3.3 “Precautelar el cuidado del patrimonio natural y la vida humana por sobre el uso

y aprovechamiento de recursos naturales no renovables”.

3.4 “Promover buenas prácticas que aporten a la reducción de la contaminación, la

conservación, la mitigación y la adaptación a los efectos del cambio climático, e

impulsar las mismas en el ámbito global”

Metas a 2021

- Evitar que la brecha entre Huella Ecológica y Biocapacidad sea menor a 0,35

hectáreas globales per cápita hasta 2021.

- Mantener el 16% de territorio nacional bajo conservación o manejo ambiental a

2021.

- Incrementar del 70,3% al 80% los residuos sólidos no peligrosos con disposición

final adecuada a 2021.

- Incrementar del 17% al 35% los residuos sólidos reciclados en relación al total de

residuos generados, hasta 2021.

Casa para todos

“Para garantizar el derecho a un hábitat seguro y saludable y a una vivienda adecuada

y digna, con independencia de la situación social y económica, esta intervención busca

mejorar las condiciones de vida de las familias en situación de extrema pobreza y

89

vulnerabilidad. La garantía integral de este derecho se logrará con la implementación

de acciones coordinadas y articuladas entre: la Secretaría Técnica del Plan Toda una

Vida, el Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda, la Secretaría Nacional de

Planificación y Desarrollo, la Empresa Pública Casa Para Todos, BanEcuador, el

Banco de Desarrollo del Ecuador y el Consejo Sectorial Social.” (Fuente: Plan

Nacional de Desarrollo 2017-2021-Toda una Vida)

90

3. CAPÍTULO III: MARCO METODOLOGÍCO

3.1 Diseño de la investigación

En este capítulo se detallará el proceso realizado para la elaboración del hormigón de

baja densidad y alta resistencia, teniendo en cuenta que se adicionará varios porcentajes

de poliestireno (EPS) por agregado fino.

El material se reciclará de varios sitios, se obtendrá de domicilios, donativos de

familiares, amigos y de gran magnitud de locales comerciales de electrodomésticos,

además se obtendrá por tercera vez de un trabajo de titulación realizado anteriormente

del compañero Esteban Cevallos quien utilizó como materia prima el poliestireno

(EPS), envasado en botellas recicladas de plástico para la elaboración de un hormigón.

Se clasificará y utilizará el poliestireno (EPS) que este en buen estado, libre de materia

orgánica e inorgánica.

Una vez clasificado se procederá a triturar de tal forma que las partículas del poliestireno

(EPS) tomen una granulometría semejante al agregado fino el cual debe pasar el tamiz

#4 (4,75mm) que se especifica en la norma INEN 696:2011, en primera instancia estas

partículas se las obtendrá de forma manual con un rallador de cocina, se debe tener

cuidado en la manipulación de este material sus partículas trituradas al ser ligero y

volátil puede causar afecciones a la salud, por ello se debe tener protección del sistema

respiratorio y protección de ojos.

Debido a la limitación del tiempo que con lleva realizar este procedimiento se realiza el

cambio de proceso de trituración manual por un proceso mecánico.

Para la elaboración de probetas se partirá de adicionar en un 10%, 20%, y 30%,50% y

100% el árido fino con el poliestireno (EPS), se realizará 3 cilindros de dimensiones de

100 mm de diámetro por 200mm de alto, los cuales serán ensayados a compresión a los

3 -7 y 28 días.

91

Se realizará 3 vigas simples de dimensiones 500m de base, 150mm de altura y 150mm

de espesor con carga a dos tercios para ensayos de resistencia a la tracción por flexión

a los 28 días, para obtener el módulo de ruptura del hormigón.

Fotografía N° 4. Recolección de poliestireno (EPS)




92

Tercera reutilización.





93

3.2 Tipo de investigación

Una vez obtenidas estas partículas que serán adicionados por parte del árido fino, se

realizará los ensayos correspondientes al diseño de hormigón bajo las normativas ya

indicadas las mismas que se realizarán en el laboratorio de Ensayo de Materiales de

Facultad de Ciencias Físicas y Matemática de la Universidad Central del Ecuador.

La investigación se desarrollará en un tiempo aproximado de 4 meses y tendrá como

finalidad obtener un hormigón de baja densidad, alta resistencia.

La confiabilidad y calidad de los resultados obtenidos a partir de los ensayos realizados

dependerá de la planificación del mismo dicha planificación se conoce como diseño

documental – experimental. Este diseño es de amplia aplicación en el estudio de

materiales alternativos, como es el caso de la presente investigación

Se tomó como válida este tipo de investigación ya que se realizará adiciones en

porcentaje de volumen de la arena por poliestireno (EPS), el mismo que nos permite

controlar la variable, con el fin de realizar cambios intencionales en la mezcla.

Así podremos seleccionar los porcentajes de adición, además de establecer el tamaño

de la muestra que son el número de probetas que requerimos para obtener resultados

confiables que vayan hacer interpretados y reportados.

3.2.1 Métodos de la investigación

Inductivo-Deductivo ya que mediante la interpretación de los resultados obtenidos de

los ensayos se determinará las propiedades físico-mecánicas del hormigón elaborado

con poliestireno (EPS) reciclado, con la finalidad que el hormigón sea de baja densidad

y alta resistencia.

El control de dichas variables garantiza la confiabilidad de los resultados y se podrá

obtener la dosificación idónea que busca este trabajo. Las diferencias encontradas entre

cada porcentaje de adición definirán las conclusiones del estudio.

94

3.2.2 Investigación de experimental.

Para poder llevar a cabo nuestro estudio investigativo y poder obtener los resultados

deseados que se apeguen a la normativa vigente, se necesita de la elaboración de

probetas (cilindros) de hormigón con una dosificación patrón o inicial y probetas con

adición de poliestireno (EPS) en sus diferentes porcentajes las mismas que serán

ensayadas en el laboratorio de Ensayo de Materiales apegándonos a cumplir el objetivo

trazado en esta investigación.

3.2.3 Proceso de trituración y tamizado del poliestireno (EPS)

Primera Etapa: Trituración manual del material

En esta etapa realizamos el triturado manual ya que las planchas obtenidas en el punto

de acopio de la empresa de los artefactos electrodomésticos son gran tamaño, se

fragmenta la plancha tratando de disminuir su tamaño para que el material pueda ser

trasportado y triturado.

Fotografía N° 8. Trituración manual N°1


95

Fotografía N° 9. Trituración manual N°2


Segunda Etapa: Trituración del material en molino de piedra

Una vez que las planchas del poliestireno (EPS), han sido fraccionadas manualmente,

pasan al molino de piedra el mismo que disminuirá su tamaño de 5cm a 10 cm

aproximadamente cada partícula, dejándolo listo para su siguiente etapa de molido.

Grafico N° 20: Molino de piedra


96

Fotografía N° 10. Poliestireno (EPS) triturado en molino de piedra.


Fotografía N° 11. Poliestireno (EPS) triturado en molino de piedra.


97

Tercera etapa: Trituración del material en molino de martillo

Esta etapa de trituración el poliestireno (EPS), se trata de que el material tenga las

condiciones que la normativa nos recomienda su tamaño ahora es de 4,75 a 5 mm de

tamaño, las aspas de este molino se regulan de tal modo que el material adopte este

tamaño.

Fotografía N° 12. Poliestireno (EPS) triturado en molino de martillo.


Fotografía N° 13. Poliestireno (EPS) triturado en molino de martillo.


98

Cuarta etapa: Tamizado del Material

En esta última etapa, el material luego de ser triturado es tamizado con el objeto de obtener

partículas de tamaño 4,75 mm. El poliestireno (EPS) se encuentra listo para ser utilizado

con las diferentes adiciones en la mezcla.

Fotografía N° 14. Tamizado del material


Fotografía N° 15. Poliestireno (EPS) de 4,75mm


99

3.2.4 Población y muestra

Definida la metodología y tipo de investigación a realizar se puede definir la expresión para

determinar el tamaño de la muestra requerida para que los resultados sean confiables y las

conclusiones sean lo más apegadas a los resultados obtenidos.

Cuando se está iniciando el estudio, como es el caso se puede realizar pruebas de tanteo o

más conocidas como pruebas piloto que nos facilitan la definición de estos parámetros.

La prueba piloto se desarrolló de la siguiente manera.

- Número de tratamientos incluyendo el patrón

Se realizará 5 tratamientos de adición al 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de arena con

poliestireno (EPS) cubriendo así el 100% de su adicción.

- Número de Probetas

Se ensayará 3 probetas cilíndricas y 3 vigas por cada adición número que ha sido

determinado por la INEN 1 573 para el control de calidad del hormigón, pero al ser

un material alternativo tomamos como valido esta recomendación por su normativa.

Tabla N° 19. Probetas a ensayar en función de tiempo de fraguado


FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS

Muestras Tiempo de

fraguado (días)

Porcentaje de adición

TOTAL 10% 20% 30% 50% 100%

Cilindros

3 3 3 3 3 3 15

7 3 3 3 3 3 15

28 3 3 3 3 3 15

Vigas 28 3 3 3 3 3 15


100

Tabla N° 20. Muestras cilíndricas adicionado poliestireno (EPS)



MUESTREO EN CILINDROS DE DIMENSIONES 10 x 20cm.

Muestra Porcentaje de adición Total de cilindros

1 10% 15

2 20% 15

3 30% 15

4 50% 15

5 100% 15

TOTAL DE MUESTRAS 75


Análisis de Tabla N°20. Se realizará un total de 15 muestras por cada porcentaje de

adicción, teniendo así un total de 75 muestras cilíndrica para esta investigación.

Tabla N° 21. Vigas adicionado poliestireno (EPS)



MUESTREO EN VIGAS DE DIMENSIONES 500 x 150 x 150cm.

Muestra Porcentaje de adición Total de cilindros

1 10% 3

2 20% 3

3 30% 3

4 50% 3

5 100% 3

TOTAL DE MUESTRAS 15


Análisis de Tabla N° 21. Se realizará un total de 3 muestras por cada porcentaje de

adicción, teniendo así un total de 15 muestras de viga para esta investigación.

101

4. CAPÍTULO IV: ANALISIS DE RESULTADOS

4.1 Ensayos en agregados

4.1.1 Ensayo de Abrasión del Árido Grueso. (INEN 860:2011)

Tabla N° 22. Registro de datos N°1 de Abrasión del agregado grueso



REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS

ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 1

FECHA: 10/05/2018

1 Masa inicial (g) 5000

2 Retenido en el tamiz N.- 12 después de 100 Rev. (g). 4758

3 Pérdida después de 100 Rev. (g). 242

4 Pérdida después de 100 Rev. (%). 4,84




8 Coeficiente de uniformidad (4/7) 0,20

Elaborado por: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)





ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 2

FECHA: 10/05/2018










102





ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 3

FECHA: 10/05/2018










Las tablas descritas anteriormente son resultados de tres muestras de agregado grueso,

los resultados promedios serán datos importantes para la dosificación patrón objeto de

estudio.

Tabla N° 25. Resultado de Ensayo de Abrasión. Agregado grueso



RESULTADO PROMEDIO

PERDIDA DESPUES DE LAS 500 REV.(%)

ENSAYO 1 24,22

ENSAYO 2 24,50

ENSAYO 3 23,06

PROMEDIO 23,93

ENSAYO DE ABRASIÓN

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD

ENSAYO 1 0,20

ENSAYO 2 0,19

ENSAYO 3 0.19

PROMEDIO 0,20


103

Análisis:

El porcentaje de desgaste del agregado grueso fue de 23.93% valor que se encuentra

dentro de límites permisibles que indica la norma NTE INEN: 83 (ASTMC-131)

correspondiente a dicho ensayo.

El coeficiente de uniformidad obtenido es de 0,20 lo que indica que se perdió parte del

agregado grueso sin embargo es apto para la fabricación del diseño de hormigón por

tener una buena resistencia a la abrasión.

4.1.2 Ensayo de Colorimetría. (NTE INEN 855:2010)

Tabla N° 26. Tolerancias




NORMA: NTE INEN 0855:2010 1R (ASTM C 40)

ORIGEN: PIFO

ENSAYO: 1

FECHA: 14/05/2018

COLOR FIG N° PROPIEDADES

Blanco Claro

o

Transparente

1 Arena de muy buena calidad por no

contener materia orgánica, limos o arcillas

Amarillo

pálido 2

Arena con poca presencia de materia

orgánica, limos o arcillas. Se considera de

buena calidad.

Amarillo

encendido 3

Contiene materia orgánica en altas

cantidades. Puede usarse en hormigones de

baja resistencia.

Café 4

Contiene materia orgánica en

concentraciones muy elevadas. Se

considera de mala calidad.

Café

chocolate 5

Arena de muy mala calidad. Existe

demasiada materia orgánica, limos o

arcillas. No se usa

Fuente: NTE INEN 0855:2010 1R (ASTM C 40)

104

Fotografía N° 16. Ensayo de Colorimetría


OBSERVACIONES: Color blanco claro a transparente

Análisis:

Al revisar la fotografía N°16. Se puede observar que la arena no llega al primer índice en

las regletas de comparación de colorimetría por lo cual tomamos la descripción uno el cual

nos indica un color blanco claro a transparente que según que nos garantiza que arena es de

muy buena calidad ya que no existe presencia de material orgánico, siendo apta para su

utilización en la elaboración del hormigón.


Para determinar el principio y final de fraguado del cemento, es necesario determinar

primeramente el contenido de agua que la pasta necesita para producir una pasta de

características específicas como fluidez óptima y plasticidad ideal, es decir el contenido

de agua que el cemento necesita para adquirir una consistencia normal según la norma

correspondiente.

El ensayo de consistencia normal se encuentra estandarizado en la Norma ASTM C-187

y la NTE INEN 157:09, para este ensayo se utiliza el Aparato de Vicat, el método para

105

determinar la consistencia, se basa en la resistencia que opone la pasta de cemento a la

penetración de la sonda de Tetmayer del aparato de Vicat. La pasta se considera de

consistencia normal, cuando la sonda penetra 10 milímetros ± 1 mm a los 30 segundos

de haber sido soltada. El contenido de agua de la pasta estándar se expresa como

porcentaje en peso de cemento seco, y el valor normal varía entre 25 y 33 %, sin

embargo, estos valores establecidos varían de acuerdo a las condiciones en que se

realice el ensayo.

Una parte complementaria de la consistencia normal del cemento es la determinación

de los tiempos de fraguado, donde se realiza ensayos en pastas de cemento hidráulico

de consistencia normal, preparadas de acuerdo a la NTE INEN 157 las que se mantienen

en un cuarto de curado donde inicia el proceso de fraguado. Se realizan penetraciones

periódicas en la pasta utilizando la aguja de Vicat de 1 mm de diámetro obteniendo así:

- El tiempo de fraguado inicial, es el tiempo transcurrido entre el contacto inicial

del cemento con el agua y el instante en el cual la penetración medida o calculada

es de 25 mm.

- El tiempo de fraguado final, es el tiempo transcurrido entre el contacto inicial

del cemento con el agua y el instante en el cual la aguja no deja una impresión

circular completa en la superficie de la pasta.

106

a) Árido Grueso NTE INEN 856:2010 (ASTM C127)

Tabla N° 27. Resultados del Ensayo N°1 del Peso Específico y Capacidad de Absorción

del Agregado Grueso.





PESO ESPECIFICO

AGREGADO GRUESO

ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 1

FECHA: 11/5/2018

1 MASA DEL RECIPIENTE+ RIPIO EN SSS(g) 3104

2 MASA DEL RECIPIENTE (g) 295

3 MASA DEL RIPIO EN SSS (g) 2809

4 MASA DE LA CANASTILLA SUMERGIDA EN AGUA (g) 1660

5 MASA DE LA CANASTILLA + RIPIO SUMERGIDA EN

AGUA (g) 3394

6 MASA DEL RIPIO EN AGUA (g) 1734

7 VOLUMEN DESALOJADO (cm3) 1075

8 PESO ESPECIFICO(g/cm3) 2,61

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN

ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 1

FECHA: 11/5/2018

1 MASA DE RIPIO EN SSS + RECIPIENTE (g) 3104

2 MASA DE RIPIO SECO + RECIPIENTE (g) 3053

3 MASA DE RECIPIENTE (g) 295

4 MASA DE AGUA (g) 51

5 MASA DE RIPIO EN SECO (g) 2758

6 CAPACIDAD DE ABSORCION (%) 1,85

Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)

107


Agregado Grueso.




PESO ESPECIFICO

AGREGADO GRUESO

ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 2

FECHA: 11/5/2018





5 MASA DE LA CANASTILLA + RIPIO SUMERGIDA EN AGUA (g) 3155





ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 2

FECHA: 11/5/2018








108


Agregado Grueso.




PESO ESPECIFICO

AGREGADO GRUESO

ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 3

FECHA: 11/5/2018





5 MASA DE LA CANASTILLA + RIPIO SUMERGIDA EN AGUA (g) 3368





ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 3

FECHA: 11/5/2018








109


absorción del agregado grueso



PESO ESPECÍFICO

ENSAYO 1 2,61

ENSAYO 2 2,59

ENSAYO 3 2,57

PROMEDIO 2,59


ENSAYO 1 1,85

ENSAYO 2 2,14

ENSAYO 3 1,85

PROMEDIO 1,95


Análisis:

En la tabla N°30. Se puede evidenciar el valor del peso específico de 2,59g/cm3 el

mismo que está dentro de los lineamientos de Norma ASTM C 128 por lo que el material

puede ser participe en la fabricación del hormigón; de la misma forma la capacidad de

absorción de 1,95% cumpliendo con lo mencionado en la norma.

110

b) Árido Fino NTE INEN 856:2010 (ASTM C128)


Agregado Fino.




PESO ESPECIFICO

AGREGADO FINO

ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 1

FECHA: 11/5/2018

1 MASA DEL PICNOMETRO + ARENA (SSS) 703,60

2 MASA DEL PICNOMETRO (g) 172,10

3 MASA DE LA ARENA EN SSS (g) 531,50

4 MASA DEL PICNOMETRO CALIBRADO (g) 671,30

5 MASA DEL PICNOMETRO+ ARENA (SSS)+ AGUA (g) 1001,00

7 VOLUMEN DESALOJADO (g) 201,80


CAPACIDAD DE ABSORCION

1 MASA DE ARENA (SSS) (g)+ RECIPIENTE(g) 478,00

2 MASA DE ARENA SECA+ RECIPIENTE (g) 473,00

3 MASA DE RECIPIENTE (g) 60,70

4 MASA DE AGUA (g) 5,00

5 MASA DE ARENA SECA (g) 412,30



111


Agregado Fino.




PESO ESPECIFICO

AGREGADO FINO

ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 2

FECHA: 11/5/2018









1 MASA DE ARENA (SSS) (g)+ RECIPIENTE(g) 502







112


Agregado Fino.




PESO ESPECIFICO

AGREGADO FINO

ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 3

FECHA: 11/5/2018









1 MASA DE ARENA (SSS) (g)+ RECIPIENTE(g) 502







113


Absorción del agregado fino



PESO ESPECÍFICO

ENSAYO 1 2,63

ENSAYO 2 2,62

ENSAYO 3 2,61

PROMEDIO 2,62


ENSAYO 1 1,21

ENSAYO 2 1

ENSAYO 3 1

PROMEDIO 1,07


Análisis:

En la tabla N° 34. Se puede evidenciar el valor del peso específico de 2,62g/cm3 el

mismo que está dentro de los lineamientos de Norma ASTM C 128 por lo que el material

puede ser participe en la fabricación del hormigón; de la misma forma la capacidad de

absorción de 1,07% cumpliendo con lo mencionado en la norma.

El resultado obtenido del peso específico del árido grueso y fino es de gran importancia

para el diseño de la dosificación del hormigón puesto que se toma en cuenta al agregado

en estado saturado; de igual manera la capacidad de absorción que es factor importante

para determinar la corrección de humedad en la mezcla.

114

4.1.4 Ensayo para determinación masa unitaria suelta y compactada de

agregados. NTE INEN 858:2010 (ASTM C29)

a) Árido Grueso NTE INEN 856:2010 (ASTM C127)

Tabla N° 35. Resultados del ensayo N°1 de la Masa Unitaria Suelta y compactada de

agregados Gruesos.



ARIDO GRUESO

MASA DEL RECIPIENTE VACIO:

2584 VOLUMEN DEL RECIPIENTE :

2872

MASA DEL RIPIO SUELTO + RECIPIENTE MASA DEL RIPIO COMPACTADO + RECIPIENTE

1.- 6511 1.- 6768

2.- 6483 2.- 6763

3.- 6488 3.- 6693

PROMEDIO: 6494 PROMEDIO: 6741,33

δ ap.suelta del ripio: 1,36 g/cc δ ap.compactada del ripio:

1,45 g/cc



agregados Gruesos.



ARIDO GRUESO


2584 VOLUMEN DEL RECIPIENTE :

2872


1.- 6515 1.- 6770

2.- 6490 2.- 6769

3.- 6487 3.- 6683

PROMEDIO: 6497 PROMEDIO: 6741

δ ap.suelta del ripio: 1,36 g/cc δ ap.compactada del

ripio: 1,45 g/cc


115


agregados Gruesos.



ARIDO GRUESO


VOLUMEN DEL RECIPIENTE :


1.- 6517 1.- 6710

2.- 6492 2.- 6801

3.- 6479 3.- 6720


δ ap.suelta del ripio: 1,36 g/cc δ ap.compactada del ripio:

1,45 g/cc


a) Árido Fino NTE INEN 856:2010 (ASTM C128)


agregados Finos.



AGREGADO FINO

MASA DEL RECIPIENTE VACIO: 2584 VOLUMEN DEL RECIPIENTE : 2872

MASA DEL ARENA SUELTO+ RECIPIENTE MASA DEL ARENA COMPACTADO + RECIPIENTE

1.- 7166 1.- 7678

2.- 7150 2.- 7696

3.- 7167 3.- 7699


δ ap.suelta del arena: 1,59 g/cc δ ap.compactada de la arena:

1,78 g/cc


116


agregados Finos



AGREGADO FINO

MASA DEL RECIPIENTE VACIO: VOLUMEN DEL RECIPIENTE :


1.- 7163 1.- 7680

2.- 7148 2.- 7692

3.- 7160 3.- 7689


δ ap.suelta del arena: 1,59 g/cc δ ap.compactada de la arena: 1,78 g/cc



agregados Finos



AGREGADO FINO

MASA DEL RECIPIENTE VACIO: 2584 VOLUMEN DEL RECIPIENTE : 2872


1.- 7158 1.- 7578

2.- 7201 2.- 7686

3.- 7121 3.- 7899


δ ap.suelta del arena: 1,59 g/cc δ ap.compactada de la arena: 1,79 g/cc


117

Tabla N° 41. Promedio de Resultados del ensayo de Masas Unitarias Sueltas y Compactadas

de los Agregados Gruesos y Finos



ARIDO GRUESO

MASA UNITARIA SUELTA (g/cm³) MASA UNITARIA COMPACTADA (g/cm³)

ENSAYO 1 1,36 ENSAYO 1 1,45



PROMEDIO 1,36 PROMEDIO 1,45

ARIDO FINO

MASA UNITARIA SUELTA (g/cm³) MASA UNITARIA COMPACTADA (g/cm³)




PROMEDIO 1,59 PROMEDIO 1,78


Análisis:

El promedio de la masa unitaria suelta del agregado grueso es de 1,36 Kg/cm3, y la

masa unitaria compactada 1,44Kg/cm3; así mismo para el árido fino la masa unitaria

suelta es de 1,5 Kg/cm3, y la masa unitaria compactada es 1,78 Kg/cm3

Verificándose que el mejor acomodo de partículas se encuentra en el ensayo de masa

unitaria compactada.

118

4.1.5 Ensayo de contenido de Humedad (NTE INEN 862:2011)

a) Contenido de humedad, Árido grueso

Tabla N° 42. Contenido de humedad Árido Grueso Ensayo N°1.



ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ARIDO GRUESO

1 MASA DEL RECIPIENTE 130,50

2 MASA DEL RECIPIENTE + RIPIO 679,10

3 MASA DE RIPIO 548,60

4 MASA RECIPIENTE+ RIPIO SECO 678,60

5 MASA DE RIPIO SECO 548,10

6 MASA DE AGUA 0,50

7 CONTENIDO DE HUMEDAD 0,091











6 MASA DE AGUA 0,60



119










6 MASA DE AGUA 0,70



b) Contenido de humedad, Árido fino.

Tabla N° 45. Contenido de humedad Árido Fino Ensayo N°1.



ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ARIDO FINO


2 MASA DEL RECIPIENTE + ARENA 669,90

3 MASA DE ARENA 537,30

4 MASA RECIPIENTE+ ARENA SECO 669,70

5 MASA DE ARENA SECO 537,10

6 MASA DE AGUA 0,20



120

Tabla N° 46. Contenido de humedad Árido Fino Ensayo N°2









6 MASA DE AGUA 0,30



Tabla N° 47. Contenido de humedad Árido Fino Ensayo N°3.









6 MASA DE AGUA 0,50



Tabla N° 48. Promedio ensayo de contenido de humedad árido grueso y árido Fino



PROMEDIO ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ARIDO GRUESO

ENSAYO 1 0,091

ENSAYO 2 0,110

ENSAYO 3 0,129

PROMEDIO 0,110

121

PROMEDIO ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ARIDO FINO

ENSAYO 1 0,037

ENSAYO 2 0,056

ENSAYO 3 0,093

PROMEDIO 0,062 Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)

Análisis:

Se obtiene como resultado del contenido de humedad de árido grueso es de 0,110%, y

para el árido fino contenido de humedad 0,062% con estos resultados se puede decir

que los áridos tienen poca cantidad de agua o parcialmente húmedos.

4.1.6 Ensayo de granulometría (NTE INEN 696:2011)

a) Granulometría, árido Grueso

Tabla N° 49. Granulometría del Agregado Grueso. Ensayo N°1.



DATOS TECNICOS Y RESULTADOS

AGREGADO GRUESO

ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 1

FECHA: 11/05/2018

TAMIZ

TAMAÑO RETENIDO %

RETENIDO % PASA

Límites Especific. mm Parcial (g)

Acumulado (g)

1 1/2'' 38,1 0 0 0 100 100

1'' 25,4 0 0 0 100 90-100

3/4'' 19,05 763 763 9 91 -

1/2'' 12,7 2575 3338 41 59 25-60

3/8'' 9,53 1799 5137 63 37 -

N°4 4,76 2293 7430 91 9 0-10

N°8 2,38 495 7925 97 3 0-5

N°16 1,19 90 8015 98 2

Bandeja 179 8194 100 0

MF= 6,58


122

Gráfico N° 21. Curva Granulométrica del Agregado Grueso. Ensayo N°1.



123







AGREGADO GRUESO

ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 3

FECHA: 11/05/2018

TAMIZ TAMAÑO RETENIDO

% RETENIDO % PASA Límites

Especific. mm Parcial

(g) Acumulado

(g)

1 1/2'' 38,1 0 0 0 100 100

1'' 25,4 200 200 0 97 90-100

3/4'' 19,05 709 909 9 87 -

1/2'' 12,7 1872 2781 42 61 25-60

3/8'' 9,53 1780 4561 63 36 -

N°4 4,76 1997 6558 93 8 0-10

N°8 2,38 309 6867 97 3 0-5

N°16 1,19 70 6937 98 2

Bandeja 158 7095 100 0

MF= 6,60


124



b) Granulometría, Árido Fino

Tabla N° 52. Granulometría del Agregado Fino. Ensayo N°1.

125

Gráfico N° 24. Curva Granulométrica del Agregado Fino. Ensayo N°1.






AGREGADO FINO

ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 2

FECHA: 11/05/2018

Tamiz Tamaño Retenido

% Retenido % Pasa Límites

Especific. mm Parcial (g) Acumulado (g)

3/8'' 9 5,5 5,5 1 99 100

N°4 8 49,5 55 8 92 95-100

N°8 7 178,6 233,6 33,00 67 80-100

N°16 6 147,1 380,7 54,00 46 50-85

N°30 5 108,1 488,8 70,00 30 25-60

N°50 4 62,7 551,5 79,00 21 10-30

N°100 1 60,7 612,2 88,00 12 2-10

N°200 0 37,5 649,7 93,00 7 0-5

Bandeja 49,8 699,5 100 0

MF= 3,33


0

20

40

60

80

100

3/8''N°4N°8N°16N°30N°50N°100N°200

% Q

UE

PA

SA

TAMIZ

CURVA GRANULOMÉTRICA

TENDENCIA AL GRUESO

TENDENCIA AL FINO

126





0

20

40

60

80

100

3/8''N°4N°8N°16N°30N°50N°100N°200

% Q

UE

PA

SA

TAMIZ


TENDENCIA AL GRUESO




AGREGADO FINO

ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 3

FECHA: 11/05/2018

Tamiz Tamaño Retenido

% Retenido % Pasa Límites

Especific. mm Parcial (g) Acumulado

(g)

3/8'' 9 0 0 0 100 100

N°4 8 1 1 0 100 95-100

N°8 7 170 171 14,00 86 80-100

N°16 6 279,8 450,8 43,00 57 50-85

N°30 5 269,3 720,1 71,00 29 25-60

N°50 4 151,89 871,99 86,00 14 10-30

N°100 1 75,43 947,42 94,00 6 2-10

N°200 0 17,98 965,4 96,00 4 0-5

Bandeja 41,3 1006,7 100 0

MF= 3,08

TENDENCIA AL FINO

127



Tabla N° 55. Promedio Ensayo de Granulometría de Árido Grueso y Árido Fino



PROMEDIO MÓDULO DE FINURA ÁRIDO GRUESO

ENSAYO 1 6,58

ENSAYO 2 6,59

ENSAYO 3 6,60

PROMEDIO 6,59

TNM 3/4” a 4”

TAMAÑO DE AGREGADO #67

PROMEDIO MÓDULO DE FINURA

ÁRIDO FINO

ENSAYO 1 3,30

ENSAYO 2 3,33

ENSAYO 3 3,08

PROMEDIO 3,25


Análisis: Se obtiene como resultado de Módulo de Finura del Árido Grueso MF= 6.59,

este valor está dentro del rango 7,30 a 8,90 de igual manera en los gráficos N°21, N°22,

N°23 la curva se encuentra dentro de los limites.

0

20

40

60

80

100

3/8''N°4N°8N°16N°30N°50N°100N°200

% Q

UE

PA

SA

TAMIZ


TENDENCIA AL GRUESO

TENDENCIA AL FINO

128

En la tabla N° 12. Requisitos Granulométricos para Agregados Gruesos ASTM C

33, obtenemos como resultado TNM= 3/4” a 4” y Numero de tamaño de agregado #67,

por lo que se nos hace concluir que nuestro material no tiene partículas muy grandes, lo

cual es una ventaja para la fabricación del hormigón ya que se presentará una buena

trabajabilidad. Otra ventaja que se presenta debido a su bajo módulo de finura es la

trabajabilidad que nos dará las mezclas preparada con estos materiales.

El Árido Fino MF= 3.25, con estos resultados se puede observar que en los Gráficos

N°24, N°25 y N°26 el árido tiende hacer grueso pero la gran parte de la curva está entre

los límites establecidos en la norma ASTM C 33-136 por lo que se concluye que al ser

este una arena gruesa tendrá poca trabajabilidad, por ellos se tendrá que hacer uso de

algún aditivo que nos mejore esta característica.

4.1.7 Ensayo de Densidad Óptima. (NTE INEN 858:2010)

Tabla N° 56. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°1.



DENSIDAD OPTIMA DE LOS AGREGADOS

MASA DEL RECIPIENTE

2584 VOLUMEN DEL RECIPIENTE: 2872

MEZCLA (%) MASA(Kg) AÑADIR ARENA

(Kg)

MASA DEL RECIPIENTE + MEZCLA(Kg)

MASA DE LA MEZCLA (Kg)

DENSIDAD APARENTE(Kg./dm3) RIPIO ARENA RIPIO ARENA

100 0 20 0 0 0 0 0 0,00

90 10 20 2,22 2,22 7100 7323 4,52 1,57

80 20 20 5 2,78 7518 7664 4,93 1,72

75 25 20 6,67 1,67 7651 7729 5,07 1,76

70 30 20 8,57 1,9 7879 7802 5,30 1,84


(Kg)



DENSIDAD APARENTE(Kg./dm3) RIPIO ARENA RIPIO ARENA

65 35 20 10,77 2,2 8015 7956 5,43 1,89

60 40 20 13,33 2,56 7995 8054 5,41 1,88

55 45 20 16,36 3,03 8059 8027 5,48 1,91

50 50 20 20 3,64 - - - -

45 55 20 - - - - - -

129

40 60 20 - - - - - -

35 65 20 - - - - - -

30 70 20 - - - - - -

20 80 20 - - - - - -

10 90 20 - - - - - -

RESULTADOS

δap.máx: 1,91Kg/dm3

δap.óptima: 1,84 Kg/dm3

%Ripio 55%

%Arena 45% Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)

Gráfico N° 27. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°1.


130

Tabla N° 57. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°2.




DENSIDAD OPTIMA DE LOS AGREGADOS

MASA DEL RECIPIENTE

2584 VOLUMEN DEL RECIPIENTE: 2872


(Kg)



DENSIDAD APARENTE (Kg./dm3)

RIPIO ARENA RIPIO ARENA

100 0 20 0 0 0 0 0 0,00

90 10 20 2,25 2,22 7103 7323 4,52 1,57

80 20 20 5 2,78 7515 7664 4,93 1,72

75 25 20 6,69 1,69 7652 7729 5,07 1,76

70 30 20 8,6 1,91 7873 7802 5,29 1,84

65 35 20 10,73 2,13 8017 7956 5,43 1,89

60 40 20 14,3 3,57 7996 8054 5,41 1,88

55 45 20 16,35 2,05 8001 8017 5,42 1,89

50 50 20 21 4,65 - - - -

45 55 20 - - - - - -

40 60 20 - - - - - -

35 65 20 - - - - - -

30 70 20 - - - - - -

20 80 20 - - - - - -

10 90 20 - - - - - -

RESULTADOS

δap.máx: 1,89 Kg/dm3

δap.óptima: 1,81 Kg/dm3

%Ripio 55%

%Arena 45%

131

Gráfico N° 28. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°2.


Tabla N° 58. Promedio de Resultados del Ensayo de Densidad Óptima de Agregados



ENSAYO DE DENSIDAD ÓPTIMA DE AGREGADOS

ENSAYO DENSIDAD

MAXIMA(Kg/dm3)

DENSIDAD ÓPTIMA

(Kg/dm3)

ENSAYO 1 1,91 1,84

ENSAYO 2 1,89 1,81

PROMEDIO 1,90 1,83


Análisis:

En la Tabla N° 58 se observa que la densidad máxima es de 1,90Kg/dm3 y la densidad

óptima de 1,83 Kg/dm3, con detalle a los porcentajes tenemos 55%de Ripio y 45% de

Arena los mismos que serán utilizados para el diseño de mezcla, siendo los óptimos

tanto para el agregado fino y el agregado grueso.

132

En las gráficas N° 26 Y N° 27 se evidencia que la curva aumenta conforme a la cantidad

de arena que se añade, hasta llegar al punto en que los valores de la densidad óptima se

mantienen constantes característica que lo podemos imputar al agregado fino, que da

uniformidad a las partículas gruesas razón por la cual se observa que el porcentaje de

55% y 45% por lo que la densidad de la mezcla no cambia.

4.1.8 Ensayo de Densidad de Cemento. (NTE INEN 156: 2010)

Tabla N° 59. Densidad del cemento Ensayo N°1.




ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 1

FECHA: 14/06/2018

1 Lectura inicial del frasco de lechatellier + gasolina 0,3

2 Masa de frasco + gasolina 322,7

3 Lectura final del frasco+cemento+gasolina. 22

4 Masa final del frasco +cemento gasolina 386,5

5 Masa del cemento 63,8

6 Volumen 21,7

7 Densidad del cemento 2,94 Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)





ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 2

FECHA: 14/06/2018


2 Masa de frasco+gasolina 329,8


4 Masa final del frasco +cemento+gasolina 398,9

5 Masa del cemento 69,1

6 Volumen 23,5

7 Densidad del cemento 2,94


133





ORIGEN: PIFO

MUESTRA: 3

FECHA: 14/06/2018


2 Masa de frasco+gasolina 325


4 Masa final del frasco +cemento+gasolina 375

5 Masa del cemento 50

6 Volumen 17,2

7 Densidad del cemento 2,91


Tabla N° 62. Promedio ensayo Densidad del cemento



PROMEDIO ENSAYO DENSIDAD DEL CEMENTO

ENSAYO 1 2,94

ENSAYO 2 2,94

ENSAYO 3 2,91

PROMEDIO 2,93


Análisis:

El resultado obtenido en este ensayo de Densidad de Cemento es 2.93 g/cm3, valor que

está dentro de los valores permisibles que nos detalla la norma.

134


Tabla N° 63. Consistencia normal del cemento



CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO

PROCEDIMIENTO UNIDADES MUESTRA

Nº 1

A.- Masa del material de Ensayo

g 650

B.- Cantidad requerida de Agua g 175,5

C.- Consistencia % 27


Tabla N° 64. Tiempo de fraguado del cemento



TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO

PROCEDIMIENTO

PENETRACIÓN HORA LOCAL

TIEMPO ACUMULAD

O mm

TIEMPO INICIAL DE ENSAYO 11:28:00 0:00:00

PENETRACIÓN DE AGUJA

40 12:28:00 1:00:00

25 13:40:00 2:12:00

0 14:36:00 3:08:00


TIEMPO DEFRAGUADO INICIAL = 13:41:00

TIEMPO DEFRAGUADO FINAL = 3:08:00

135

4.2 Elaboración de la Mezcla de Hormigón

La elaboración de la mezcla la realizaremos con el método de la densidad máxima que

es el más utilizado para realizar el diseño del hormigón, basándose en la cantidad de

pasta de cemento necesaria para hidratar por completo a los agregados.

4.2.1 Dosificación de la mezcla por el método de la densidad máxima

El proceso para el desarrollo del diseño de hormigón explicamos a continuación.

a) Parámetros de Diseño

Resistencia requerida del hormigón: f’c= 400Kg/cm2

Para el desarrollo del tema investigativo se toma en cuenta un 10% adicional como

factor de seguridad, siendo la nueva resistencia de f’c= 450Kg/cm2

Tabla N° 65. Valores de la Relación Agua/Cemento

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL HORMIGONBASADA EN LA RELACION AGUA/CEMENTO

Resistencia a la compresión a los 28 días en MPa

Resistencia Agua/Cemento

45 0,37

42 0,4

40 0,42

35 0,46

32 0,5

30 0,51

28 0,52

25 0,55

24 0,56

21 0,58

18 0,6

Fuente: Seminario de Investigación sobre el módulo de elasticidad del hormigón Ing.

Marco Garzón C. año 2010

El siguiente parámetro a tomar en consideración es el asentamiento el cual se toma en

cuenta en función del uso que se le vaya a dar al hormigón este valor representara la

cantidad de pasta de cemento necesaria para la mezcla.

136

Asentamiento: 5cm

Tabla N° 66. Asentamiento Vs Cantidad de Cemento

Asentamiento Cantidad de Pasta (%)

0-3 %OV+2%+3%(OV)

3-6 %OV+2%+6%(OV)

6-9 %OV+2%+8%(OV)

9-12 %OV+2%+11%(OV)

12-15 %OV+2%+13%(OV)

Fuente: Seminario de Investigación sobre el módulo de elasticidad del hormigón Ing.

Marco Garzón C. año 2010

El siguiente parámetro de diseño es:

Cemento: Selvalegre tipo HE

Exposición Ambiental: Normal

Resumen de Caracterización del agregado

Tabla N° 67. Datos para la dosificación del Hormigón



MATERIAL DAs DAc Dsss DOM %AP

T.N.M. MF C.A. Dc

DAc g/cm3 g/cm3 g/cm3 Kg/dm3 % % g/cm3

ARENA 2,49 2,68 2,62 1,71

45 3/4

3,33 0,99 2,93 0,95

RIPIO 1,36 1,44 2,59 55 6,58 2,1


b) Desarrollo del Diseño de la Mezcla

En la tabla N° 67. Valores de la Relación Agua/Cemento, tenemos la resistencia a

compresión a los 28 días del hormigón; en función de la relación W/C. Para esta

investigación se requiere una resistencia a compresión de 450 Kg/cm2, los resultados

de la tabla nos arrojan relación W/C de 0,37.

Se calcula la densidad real de la mezcla en estado SSS con la siguiente fórmula:

𝐷𝑠𝑠𝑠𝑀𝐸𝑍𝐶𝐿𝐴 = % 𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 ∗ 𝐷𝑠𝑠𝑠𝐴𝑅𝐸𝑁𝐴 + %𝑅𝑖𝑝𝑖𝑜 ∗ 𝐷𝑠𝑠𝑠𝑅𝐼𝑃𝐼𝑂

Ecuación N° 14. Densidad Real de la Mezcla

137

Una vez obtenido el cálculo de la densidad real de la mezcla procedemos a calcular el

porcentaje óptimo de vacíos con la fórmula dada en la Tabla N° 65. Asentamiento Vs

Cantidad de Cemento, según el asentamiento requerido.

1. Se calcula el Porcentaje óptimo de Vacíos de la Mezcla.

%𝑂. 𝑉. = (𝐷. 𝑅. 𝑀. − 𝐷𝑂𝑀)

𝐷. 𝑅. 𝑀∗ 100%

Ecuación N° 15. Porcentaje óptimo de vacíos de la mezcla

% O.V. =29,7% > 25% entonces trabajo con 30%

% O. V= 30%

2. Se calcula la cantidad de la pasta para un asentamiento de 5 cm

𝐶. 𝑃. = %𝑂. 𝑉. +2% + 6%(%𝑂𝑉)

Ecuación N° 16. Cantidad de Pasta.

𝐶. 𝑃. = 30% + 2% + 0,06(30%) C.P. =33,8% >30%

Como la cantidad de pasta es mayor al 30% (valor de referencia para obtener un

hormigón económico y que no tenga fisuración interna) se toma el valor de:

C.P= 30%

3. Cantidad de componentes, cantidad de cemento.

𝐶 =𝐶𝑃 ∗ 10

𝑤𝑐 +

1𝐷𝐶

= 30% ∗ 10

0,37 + 1

2,95

D.R.M. = 2604,0341 Kg/dm3

𝐷. 𝑅. 𝑀. =𝐷𝐴𝑆𝑆𝑆 ∗ %𝐴𝐴

100+

𝐷𝑅𝑆𝑆𝑆 ∗ %𝐴𝑅

100=

2621 ∗ 45

100+

2590 ∗ 55

100

%𝑂. 𝑉. = (𝐷. 𝑅. 𝑀. − 𝐷𝑂𝑀)

𝐷. 𝑅. 𝑀∗ 100% =

2598,10 − 1830

2598,10∗ 100%

138

Ecuación N° 17. Cantidad de Cemento.

C = 423 Kg/m3

Cantidad de agua

W = w/c * C

Ecuación N° 18. Cantidad de Agua.

W = 0,37 * 423

W = 157 Kg

Cantidad de Arena

𝐴 = (1 − 𝐶𝑃) ∗𝐷𝐴𝑆𝑆𝑆 ∗ %𝐴𝐴

100

Ecuación N° 19. Cantidad de Arena.

𝐴 = (1 − 0,30) ∗ 2621 ∗ 45%

100

A= 825,61 Kg

Cantidad de Ripio

𝑅 = (1 − 𝐶𝑃) ∗𝐷𝑅𝑆𝑆𝑆 ∗ %𝐴𝑅

100

Ecuación N° 20. Cantidad de Ripio.

𝑅 = (1 − 0,30) ∗ 2590 ∗ 55%

100

𝑅 = 997 𝐾𝑔/𝑚3

En la Tabla N° 68 se resume las cantidades de cemento, agua, arena y ripio para la

mezcla de hormigón. Este cálculo se lo realiza para 9 cilindros, se considera el 5% por

perdida de material.

𝐶 =𝐶𝑃 ∗ 10

𝑤𝑐 +

1𝐷𝐶

= 30% ∗ 10

0,37 + 1

2,95

139

Tabla N° 68. Dosificación al Peso y Volumen




MATERIAL D.A. PESO

VOLUMEN

APARENTE DOSIFICACIÓN

g/cm3 Kg/m

3 m

3 PESO VOLUMEN

AGUA 1,00 156 156 0,37 0,35

CEMENTO 0,95 422 444 1,00 1,00

ARENA 2,49 826 332 1,96 0,75

RIPIO 1,36 997 733 2,36 1,65


4.2.2 Fabricación de probetas Patrón de hormigón

Al ser un tema investigativo se realizaron tres muestras iniciales de dosificaciones para

hormigón de 450 Kg/cm2 de resistencia a compresión. Estas muestras fueron ensayadas

a los 3,7 días de edad obteniendo así los siguientes resultados.

Se toma en cuenta además las recomendaciones de relación agua /cemento y la

caracterización de los agregados para las nuevas dosificaciones. Este cálculo se lo

realiza para 9 cilindros, se considera el 5% por perdida de material.

Dosificación Inicial N° 1

0,37C+C+1,48C+2,83C=50

Tabla N° 69. Dosificación inicial N°1.




RESULTADOS DE LOS ENSAYOS A COMPRESIÓN DE LA MEZCLA PATRON I

CILINDRO EDAD DIAMETRO Altura AREA CARGA ESFUERZO

ESFUERZO PROMEDIO

FECHA DE MUESTREO

FECHA DE ENSAYO

Días mm mm mm2 Kn Mpa Mpa Días Días

N1 3 101,00 200,00 8011,84 42618,00 53,19 49,94 05/06/2018 08/06/2018

N2 3 102,00 200,00 8171,28 38141,00 46,68 N3 7 102,00 200,00 8171,28 49830,00 60,98

57,34 05/06/2018 12/06/2018 N4 7 103,00 200,00 8332,28 44740,00 53,69


140

Análisis

De la tabla podemos observar que la resistencia a compresión a la edad de 3 días es de

499,4 Kg/cm2 y a los 7 días es de 573,4 Kg/cm2, por lo que concluimos que este diseño

a pesar de ser bueno en obtención de resultados de las resistencias ya que alcanza a los

7 días más del 100% de la resistencia total esperada, es un diseño sobredimensionado.

Este cálculo se lo realiza para 9 cilindros, se considera el 5% por perdida de material.


0,40C+C+0,69C+1,32= 50

Tabla N° 70. Dosificación inicial N°2.


Análisis


287,6 Kg/cm2 y a los 7 días es de 402,8 Kg/cm2, por lo que concluimos que este diseño

cumple con los requisitos deseados ya que a los 7 días se adopta el 80% de la resistencia

requerida para el estudio.

La última dosificación detalla el ensayo solo a los 7 días por razones de tiempo.

Este cálculo se lo realiza para 9 cilindros, se considera el 5% por perdida de material.




RESULTADOS DE LOS ENSAYOS A COMPRESIÓN DE LA MEZCLA PATRON

CILINDRO EDAD DIAMETRO ALTURA AREA CARGA ESFUERZO

ESFUERZO PROMEDIO

FECHA DE MUESTREO

FECHA DE ENSAYO

días mm mm mm2 Kn Mpa Mpa DIAS DIAS N1 3 101,00 200,00 8011,84 23936,00 29,88

28,76 07/06/2018 10/06/2018 N2 3 102,00 200,00 8171,28 23730,00 29,04

N3 3 102,00 201,00 8171,28 22350,00 27,35

N4 7 102,00 201,00 8171,28 34790,00 42,58

40,28 07/06/2018 14/06/2018 N5 7 103,00 203,00 8332,28 31430,00 37,72

N6 7 102,00 201,00 8171,28 33130,00 40,54

141


0,56C+C+0,68C+0,86=50

Tabla N° 71. Dosificación inicial N° 3. UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR



RESULTADOS DE LOS ENSAYOS A COMPRESIÓN DE LA MEZCLA PATRON III

CILINDRO EDAD DIAMETRO Altura AREA CARGA ESFUERZO

ESFUERZO PROMEDIO

FECHA DE MUESTREO

FECHA DE ENSAYO

días mm mm mm2 Kn Mpa Mpa DIAS DIAS N4 7 101 201 8011,84 34790 43,42

42,58 07/06/2018 14/06/2018 N5 7 103 203 8332,28 34790 41,75

N6 7 102 201 8171,28 34790 42,58


Análisis


425,8 Kg/cm2, por lo que concluimos que este diseño a pesar de ser bueno en obtención

de resultados de las resistencias ya que alcanza a los 7 días más del 80% de la resistencia

total esperada, es un diseño sobredimensionado.

Análisis de las pruebas iniciales:

De los cuadros anteriormente indicados tomamos como acertado la dosificación que nos

permite visualizar el crecimiento en resistencias Vs tiempo de los cilindros, siendo este

la dosificación inicial número 2

Una vez definida la dosificación patrón se fabrican las probetas de hormigón, de 10 cm

de diámetro y 20cm de altura ya que según la norma INEN 1576 nos especifica que el

diámetro del molde debe ser al menos veces el T.M.N y la altura dos veces el diámetro

(T.M.N= 3/4" - 4") los cuales serán sometidos a ensayo de compresión a los 3, 7, 28

días de edad, con el fin de obtener la variación de resistencias de diseño.

Es necesario detallar los equipos para la realización de los cilindros.

142

Fotografía N° 17. Equipo para realización de cilindros


Cantidad de componentes para 9 cilindros

Peso de material necesario= 9cilindros * 5Kg (peso cada cilindro) = 45 Kg

Se toma en cuenta un porcentaje por perdida en la concretera del 5% por lo que la

igualación de la dosificación ahora es de 50

0,40C+C+0,69C+1,32= 50

C= 14,66

Tabla N° 72. Cantidades de material para elaborar 9 cilindros de hormigón




MATERIALES CANTIDAD (kg)

AGUA 5,87

CEMENTO 14,66

ARENA 10,12

RIPIO 19,35

ADITIVO 1,47


143

Las cantidades de los materiales deberán ser corregidas además por el contenido de

humedad de los áridos.

CORRECCIÓN AGREGADO FINO

𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 ∗100 + %ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑

100 + %𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎

Ecuación N° 21. Corrección por contenido de humedad para la arena.

𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 = 10,12 ∗100 + 0,062

100 + 1,07

𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 =10,01 Kg

Ecuación N° 22. Corrección de agua en agregado fino

𝐴𝑔𝑢𝑎 = 10,12 ∗0,062 − 1,07

100 + 1,07

𝐴𝑔𝑢𝑎 = −0,10𝐾𝑔

CORRECCIÓN AGREGADO GRUESO

𝑅𝑖𝑝𝑖𝑜 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑟𝑖𝑝𝑖𝑜 ∗100 + %ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑𝑐 𝑟𝑖𝑝𝑖𝑜

100 + %𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑟𝑖𝑝𝑖𝑜

Ecuación N° 23. Corrección por contenido de humedad para el ripio.

𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 = 19,35 ∗100 + 0,11

100 + 1,95

𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 = 20,33 𝐾𝑔

𝐴𝑔𝑢𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑟𝑖𝑝𝑖𝑜 ∗%ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑖𝑝𝑖𝑜−%𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑟𝑖𝑝𝑖𝑜

100+%𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑟𝑖𝑝𝑖𝑜

Ecuación N° 24. Corrección de agua en agregado grueso

𝐴𝑔𝑢𝑎 = 19,35 ∗0,11 − 1,95

100 + 1,95

𝐴𝑔𝑢𝑎 = −0,34𝐾𝑔

𝐴𝑔𝑢𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 ∗%ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 − %𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎

100 + %𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎

144

Una vez realizada la corrección de humedad en los agregados grueso y fino el total de

agua de amasado es de: 5,87+0,10+0,34= 6,31 Kg

Como las cantidades de material cambiaron por el contenido de humedad por lo tanto

la dosificación queda así:





MATERIAL MASA C.A C.H CORRECCION CANTIDADES

DOSIFICACIÓN Wn % % % % Ww(kg)

Agua 5,87 Kg 0,44 6,31 0,43

cemento 14,66 Kg 14,63 1

Arena 10,12 Kg 1,07 0,062 -0,1 10,02 0,68

Ripio 19,35 Kg 1,95 0,11 -0,34 19,01 1,3


Con los datos obtenidos del diseño y la corrección por humedad se realizó la mezcla

de prueba teniendo una dosificación fina.





MATERIAL

CANTIDADES

DOSIFICACIÓN Ww (Kg)

AGUA 6,31 0,40

CEMENTO 14,63 1

ARENA 14,63 0,69

RIPIO 19,01 1,32


a) Resultados de la Mezcla Patrón

Una vez determinada la dosificación patrón y el asentamiento de 5cm el cual se

encuentra en el rango establecido en la norma ±2cm

Detallado el asentamiento podemos determinar la consistencia de la mezcla según la

siguiente tabla

145

Asentamiento: 35-41mm

Consistencia : Plástica

Trabajabilidad:Media

Exudación:Escasa

Fotografía N° 18. Asentamiento de la Mezcla Patrón 4 cm


b) Llenado de cilindros, desmolde y curado

El llenado de los moldes cilindricos se realiza mediante el procedimiento descrito en la

Norma NTE INEN 1855. Los moldes deben estar limpios completamete, engrasados, y

una vez realizado el ensayo del cono de Abrams en el que se determina el asentamiento

de la mezcla se procede al llenado en tres capas, en las que a cada una se las compacta

dando 25 golpes con la varilla lisa de punta redonda de 16 mm de diámetro en el espiral.

Una vez terminado el proceso de compactado por cada capa se da 12 a 15 golpes con

un martillo de goma, y se procede a llenar los moldes y una vez llenos se procede a

enrasar la superficie para poder identificar los mismos, en las identficaciones debera

constar por lo general de la fecha de realizacion, y propietarios de los cilindros ademas

de alguna otra caracteristica importante del cilindro como puede ser su edad.

Una vez lleno se identificados se deja pasar 24 horas para desmoldar o desencofrar y

ser trasladados a la camara de curado a una temperatura de 22 °C.

146

Luego serán ensayados para obtener sus resistencias máximas a la compresión a los

3,7,28 dias. El proceso se lo realiza de igual forma para la adicion del poliestireno

(espumaflex).

4.2.3 Fabricación de las probetas con la adición de poliestireno (EPS)

Las probetas a realizarse tendrán la adición en porcentajes del

10%,20%,30%,50%,100% de adición del poliestireno (EPS), los resultados obtenidos

de los ensayos a compresión se evidencian que sus mayores resistencias se dan al

10%,20%, mientras que al 30%,50% y 100% se evidencia una baja de resistencia y

densidad.

Una vez fabricados los cilindros patrón se realiza la adición en porcentajes del

10%,20%,30%,50%,100% elaborando 9 cilindros por cada porcentaje de adición con

un total de 75 cilindros y 15 vigas que se ensayaran a los 3, 7 y 28 días

La dosificación utilizada en cada adición de poliestireno (EPS) es la misma ya que se

diferenciará esta con las adiciones de poliestireno (EPS). En cuanto al llenado y

desencofrado además del curado se sigue el mismo procedimiento de las probetas

patrón.

Fotografía N° 19. Elaboración de probetas con adición de poliestireno (EPS)


147

Fotografía N° 20. Identificación de probetas


Fotografía N° 21. Nivelación de las superficies de cilindros con caping, para ensayos


148

Fotografía N° 22. Ensayo a compresión de cilindros con adición de poliestireno (EPS)


a) Elaboracion de probetas con poliestireno (EPS) al 10%

Las dosificaciones para e hormigon adicionando el 10 % de poliestireno (EPS) se

muestra en la siguiente tabla.

Tabla N° 75. Dosificación Mezcla con 10% de poliestireno (EPS)




Materiales Cantidad (Kg) Dosificación %Adición

Agua 5,87 0,4

1,012 kg de poliestireno

(EPS)

Cemento 14,66 1

Arena 10,12 0,69

Ripio 19,35 1,32

Aditivo 1,47 1% peso cemento


149

Resultados de la mezcla:

Asentamiento: 5cm

De igual manera que se realizó en la dosificación patrón se procede con el valor del

asentamiento para determinar la consistencia de la mezcla siendo esta plástica, de esta

manera en todas las mezclas donde se vaya a realizar los porcentajes de adición ya

establecidos del poliestireno (EPS).

Consistencia: Plástica

Mezcla: Asentamiento entre 3-5 cm por lo que sus usos serán en elementos

prefabricados como vigas, paneles, bovedillas entre otros

Trabajabilidad: Media

Exudación: Escasa

Se detalla las fotografías del asentamiento, inclusión de poliestireno (EPS) desarrollo

que se da de manera repetitiva para las siguientes adiciones de poliestireno (EPS).

Fotografía N° 23. Materiales con adición del 10% de poliestireno (EPS)


150

Fotografía N° 24. Materiales con adición del 10% de poliestireno (EPS)


Fotografía N° 25. Probeta con adición del 10% de poliestireno (EPS)


151

Fotografía N° 26. Curado de probetas con adición de poliestireno (EPS)


a) Elaboración de probetas con poliestireno (EPS) al 20%

Tabla N°76. Dosificación mezcla con 20% de poliestireno (EPS)





Agua 5,87 0,4


(EPS)

Cemento 14,66 1

Arena 10,12 0,69

Ripio 19,35 1,32



Resultados de la mezcla

Asentamiento: 4,5 cm


Mezcla: Asentamiento entre 3-5 cm por lo que sus usos serán en elementos

prefabricados como vigas, paneles, bovedillas entre otros


Exudación: Escasa

152

b) Elaboración de probetas con poliestireno (EPS) al 30%

En la siguiente tabla se detalla los materiales y el porcentaje de adición de poliestireno

(EPS).

Tabla N° 77. Dosificación mezcla con 30% de poliestireno (EPS)





Agua 5,87 0,4

4,4 kg de

poliestireno (EPS)

Cemento 14,66 1

Arena 10,12 0,69

Ripio 19,35 1,32






Mezcla: Asentamiento entre 3-5 cm por lo que su resistencia, nos permite utilizar como

hormigón ligero y mas no de alta resistencia. Sus usos son en elementos prefabricados,

estructuras que estén parcialmente sumergidas, vigas, mampostería, juntas de

construcción.


Exudación: Escasa

a) Elaboración de probetas con poliestireno (EPS) al 50%

El resumen de las cantidades de los materiales necesarios para este diseño de hormigón

con el 50% de poliestireno (EPS) se detalla a continuación.

153






Agua 5,87 0,4


(EPS)

Cemento 14,66 1

Arena 10,12 0,69

Ripio 19,35 1,32






Mezcla: Asentamiento entre 3-5 cm por lo que su resistencia, nos permite utilizar como

hormigón ligero y mas no de alta resistencia. Sus usos son en elementos prefabricados,

estructuras que estén parcialmente sumergidas, vigas, mampostería, juntas de

construcción.


Exudación: Escasa

b) Elaboración de probetas con poliestireno (EPS) al 100%






Agua 5,87 0,4


(EPS)

Cemento 14,66 1

Arena 10,12 0,69

Ripio 19,35 1,32



154


Asentamiento: 3 cm


Mezcla: Asentamiento entre 3 cm por lo que su resistencia, ha bajado notablemente y

su densidad es muy baja también al orden de 1,7 g/cm3. Sus usos son restringidos como

diseño de hormigón ligero.

Trabajabilidad: Mala

Exudación: Escasa

4.3 Ensayos de Compresión en cilindros (100 x 200 mm)

Una vez que las probetas tengan las edades determinadas para la resistencia deben ser

ensayadas, se ensaya probeta de mezcla patrón y probetas con adición de poliestireno

(EPS) son extraídas de la cámara de curado. Secadas al aire durante 30 minutos. Luego

de acuerdo a la norma NTE INEN 1573, se procede a aplicar una carga axial a una

velocidad determinada lo cual genera fallas en la probeta, posterior a ello se determina

la resistencia del hormigón, dividiendo la carga máxima que soporto la probeta para el

área de aplicación. Fotografía N°27.

Fotografía N° 27. Ensayo de Compresión en los Cilindros de Hormigón


155

4.3.1 Fallas en cilindro de hormigón

Las fallas por lo general se suelen presentar en los extremos de las probetas, para poder

corregir esto se suele utilizar mortero de azufre o llamado caping según lo establece la

norma ASTM C 617 o colocando almohadillas no adherentes de neopreno de acuerdo a

la norma ASTM C1231. Se presentan fisuras verticales que son generadas por el ensayo

de compresión, y fisuras también entre el agregado grueso y el mortero, para poder

controlar estos factores que dan lugar a la falla de las probetas se debe hacer un llenado

adecuado de las probetas, darles un curado adecuado que permita la hidratación del

cemento que permite mejorar su durabilidad y resistencia.

En las tablas N° 80, N° 81 y N° 82 se observan los tipos de falla de las diferentes

probetas a las edades de 7,14 y 28 días.

Tabla N° 80. Tipos de Fallas en cilindros de hormigón ensayados a compresión a los 3 días

% POLIESTIRENO

(EPS)

FOTOGRAFIA FALLA OBSERVACIONES

0%

Tipo 4

Fractura diagonal sin

fisuras a través de los

bordes; golpear con un

martillo para distinguir

el tipo 1

156

10%

Tipo 3

Fisura vertical

columnar a través de

ambos extremos, conos

no muy bien definidos.

20%

Tipo 3

Fisura vertical




30%

Tipo 3

Fisura vertical




157

50%

Tipo 4

Fractura diagonal sin

fisuras a través de los

bordes; golpear con un

martillo para distinguir

el tipo 1

100%

Tipo 3

Fisura vertical





Tabla N° 81. Tipos de Fallas en cilindros de hormigón ensayados a compresión a los 7 días

%POLIESTIRENO

(EPS) FOTOGRAFIA FALLA OBSERVACIONES

0%

Tipo 3

Fisura vertical


ambos extremos,

conos no muy bien

definidos.

158

10%

Tipo 3

Fisura vertical


ambos extremos,

conos no muy bien

definidos.

20%

Tipo 3

Fisura vertical


ambos extremos,

conos no muy bien

definidos.

30%

Tipo 3

Fisura vertical


ambos extremos,

conos no muy bien

definidos.

159

50%

Tipo 2

Cono bien formado

en un extremo,

fisuras verticales a

través de los

cabezales, cono no

bien definido en el

otro extremo.

100%

Tipo 3

Fisura vertical


ambos extremos,

conos no muy bien

definidos.



días %POLIESTIRENO

(EPS) FOTOGRAFIA FALLA OBSERVACIONES

10%

Tipo 3

Fisura vertical


ambos extremos,

conos no muy bien

definidos.

160

20%

Tipo 3

Fisura vertical


ambos extremos,

conos no muy bien

definidos.

30%

Tipo 4 Fractura diagonal

sin fisuras a través

de los borde

50%

Tipo 4

Fractura diagonal


de los borde

161

100%

Tipo 4

Fractura diagonal


de los borde


4.4 Ensayos a flexión en vigas (500mm x 150 mm x 150mm)

4.4.1 Dosificación de la mezcla para vigas

De igual manera como se realizó la elaboración de los cilindros con adición de

poliestireno, se realizará las vigas para obtener los datos de flexo compresión, los

mismos que nos darán en detalle las propiedades de las vigas.

Dosificación para vigas con porcentaje de adición de poliestireno (EPS)

Tabla N° 83. Dosificación para vigas




MATERIAL

CANTIDADES

DOSIFICACIÓN Ww (Kg)

AGUA 6,31 0,40

CEMENTO 14,63 1

ARENA 14,63 0,69

RIPIO 19,01 1,32 Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)

162

La siguiente tabla muestra el cálculo para tres vigas estandarizadas de (500mm*

150mm*150mm), de dimensiones y de aproximadamente 25 Kg, además se determina

un 5% de perdida de material por lo que la dosificación quedará de la siguiente manera.

4.4.2 Resumen de materiales para elaboración de 3 vigas con adiciones de

poliestireno (EPS)

Se detalla continuación la tabla con las diferentes adiciones de poliestireno (EPS) para

la elaboración de 3 vigas.

Tabla N° 84. Resumen de materiales para 3 vigas con 10%,20%,30%,50%,100% de

poliestireno (EPS)




MATERIAL CANTIDADES DOSIFICACIÓN % ADICCIÓN DE POLIESTIRENO (EPS)

Ww(kg) 10% 20% 30% 50% 100% Agua 9,38 0,4


(EPS)


(EPS)


(EPS)


(EPS)


(EPS)

cemento 23,46 1 Arena 16,19 0,69 Ripio 30,97 1,32



Nota: El procedimiento de adición del poliestireno se realiza al volumen del material

de la siguiente manera, se pesa la cantidad especificada en la tabla y se realiza la

sustitución en volumen de la arena por el poliestireno (EPS) y esta cantidad de

poliestireno (EPS) es la que se utilizará en la mezcla definitiva para la realización tanto

de cilindros como de vigas.

163

4.5 Análisis de los resultados de ensayos a flexión en vigas

Tabla N° 85. Resultados carga máxima aplicada en Vigas


Análisis:

En la tabla N° 85 se puede visualizar el dato de la densidad según su porcentaje de

adición de poliestireno (EPS), se obtiene una densidad más alta de 2.18 g/m3 con el 10%

de adición y 1,77 g/m3 con el 100% de adición.

El análisis del módulo de rotura se da al 10% de adición con 4,87 Mpa, y como era de

esperarse el menor módulo de rotura se da al 100 % de adición de poliestireno (EPS)

con 2,31Mpa.



RESULTADOS DE ENSAYOS A FLEXION EN VIGA (500 X 150 X 150) mm 28 DIAS DE EDAD

PROBETA %

EPS PESO (Kg)

LARGO (mm)

ALTURA (mm)

ESPESOR (mm)

VOLUMEN (mm³)

CARGA MAXIMA

(P) kgf

LUZ LIBRE (mm)

MODULO DE

ROTURA (Mpa)

MODULO DE

ROTURA (Mpa)

DENSIDAD (g/cm³)

DENSIDAD (g/cm³)

N1 10% 25,85 500 150 150 11250000 3660,44 450 4,88

4,84

2,30

2,18 N2 10% 23,20 500 150 150 11250000 3130,00 450 4,17 2,06

N3 10% 24,70 500 140 150 10500000 3131,37 450 4,79 2,35 N1 20% 23,60 500 150 150 11250000 1973,38 450 2,63

2,95

2,10

2,08 N2 20% 23,00 500 150 150 11250000 1807,51 450 2,41 2,04

N3 20% 23,20 500 150 150 11250000 2453,49 450 3,27 2,06

N1 30% 23,20 500 150 150 11250000 2579,10 450 3,44

2,70

2,06

2,06 N2 30% 23,40 501 160 160 12825600 2217,52 450 2,44 1,82

N3 30% 23,50 500 150 150 11250000 2221,82 450 2,96 2,09

N1 50% 24,40 500 150 150 11250000 3495,91 450 4,66 2,87

2,17 2,02 N2 50% 22,60 500 150 150 11250000 2155,16 450 2,87 2,01

N3 50% 22,80 500 150 150 11250000 3048,96 450 4,07 2,03

N1 100% 20,08 500 150 150 11250000 1768,28 446 2,34

2,31

1,78

1,77 N2 100% 20,20 500 150 150 11250000 1708,93 450 2,28 1,80

N3 100% 21,00 500 150 160 12000000 2133,24 450 2,67 1,75

164

4.6 Resumen fotográfico de la fabricación y realización de las vigas a los

diferentes porcentajes de adición de poliestireno.

Fotografía N° 28 Elaboración de vigas


Fotografía N° 29 Curado de vigas


165

Fotografía N° 30 Dimensionamiento de vigas según su tiempo de fraguado


Fotografía N° 31 Acople de moldes para ensayo de flexión en vigas.


166

Fotografía N°32. Montaje de Vigas para Ensayo de flexión.


Fotografía N°33. Realización de Ensayo de flexión en vigas.


167

Fotografía N°34. Obtención de datos, Ensayo de flexión en vigas.


Fotografía N°35. Muestra de adherencia de materiales


Una vez realizadas las probetas de hormigón son llevadas a la cámara de curado y luego

de cumplir la edad necesaria son ensayadas bajo la norma NTE INEN 1573 y

determinamos la resistencia a la compresión, los resultados de los ensayos obtenidos se

presentan en las siguientes tablas.

168

4.7 Resultados de los ensayos a compresión de las probetas a los 3, 7 y 28 días de edad.

4.7.1 Probetas patrón a los 3,7 y 28 días de edad.

Tabla N° 86. Probetas patrón a los 3,7 y 28 días de edad.


Análisis:

En la TABLA N° 86 se puede evidenciar que la mezcla patrón cumple con la resistencia de diseño de 45Mpa. A los 14 días de edad se sabe

que el hormigón debe tener del 85 % al 90% de la resistencia total, cumpliendo con los parámetros especificados. Se puede deducir de esto,

que el hormigón a la edad de 28 días alcanzará del 100 % al 120 % del total de su resistencia es decir un valor aproximado de 45,7Mpa.




RESULTADOS DE LOS ENSAYOS A COMPRESIÓN DE LA MEZCLA PATRON

CILINDRO EDAD DIAMETRO ALTURA AREA VOLUMEN DENSIDAD CARGA ESFUERZO

ESFUERZO PROMEDIO

FECHA DE MUESTREO

FECHA DE ENSAYO

días mm mm mm2 mm3 Kg/m3 Kn Mpa Mpa días días N1 3 101,00 200,00 8011,84 1602368,0

2403,00

23936,00 29,88

28,76 07/06/2018 10/06/2018 N2 3 102,00 200,00 8171,28 1634255,1 23730,00 29,04

N3 3 102,00 201,00 8171,28 1642426,4 22350,00 27,35

N4 7 102,00 201,00 8171,28 1642426,4 34790,00 42,58

40,28 07/06/2018 14/06/2018 N5 7 103,00 203,00 8332,28 1691453,3 31430,00 37,72

N6 7 102,00 201,00 8171,28 1642426,4 33130,00 40,54

N7 14 102,00 199,00 8171,28 1626083,8 34151,00 41,79

42,40 07/06/2018 21/06/2018 N8 14 103,00 200,00 8332,28 1666456,4 30793,00 36,96

N9 14 103,00 198,00 8332,28 1649791,9 40361,00 48,44

N10 28 101,00 200,00 8011,84 1602368,0 38398,00 47,93

45,77 07/06/2018 21/06/2018 N11 28 102,00 201,00 8171,28 1642426,4 37236,00 45,57 N12 28 102,00 200,00 8171,28 1634255,1 35797,00 43,81

169

Gráfico No 29. Curva resistencia vs. tiempo mezcla patron


0

28,76

40,2842,40

45,77

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

170

Tabla N° 87. Resultados de ensayos a compresión adicionando 10% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días de edad.



RESULTADOS DE LOS ENSAYOS A COMPRESIÓN ADICIONANDO 10% DE POLIESTIRENO (EPS)

CILINDRO EDAD DIAMETRO ALTURA AREA VOLUMEN PESO DENSIDAD CARGA ESFUERZO

ESFUERZO PROMEDIO

FECHA DE MUESTREO

FECHA DE ENSAYO

días mm mm mm² mm³ g g/cm³ Kg Mpa Mpa días días

N1 3 102,00 199,00 8171,28 1626085,22 3721,00 2,29 25878,00 31,67

31,03 19/06/2018 22/06/2018 N2 3 104,00 204,00 8494,86 1732951,31 3909,00 2,26 27905,00 32,85

N3 3 104,00 202,00 8494,86 1715961,59 3845,00 2,24 25811,00 30,38

N4 7 102,00 201,00 8171,28 1642426,39 3788,00 2,31 27616,00 33,80

32,58 19/06/2018 26/06/2018 N5 7 102,00 201,00 8171,28 1642426,39 3716,00 2,26 25611,00 31,34

N6 7 104,00 203,00 8494,86 1724456,45 3795,00 2,20 26643,00 31,36

N10 28 103,00 200,00 8332,28 1666456,42 3822,00 2,29 33956,00 40,75

38,69 19/06/2018 17/07/2018 N11 28 101,00 200,00 8011,84 1602367,98 3605,00 2,25 25697,00 32,07

N12 28 103,00 200,00 8332,28 1666456,42 3772,00 2,26 30518,00 36,63


Análisis:

En la tabla N° 87. Se puede evidenciar los resultados de ensayos a compresión adicionando 10% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días

de edad en el cual se detalla que el esfuerzo de compresión a los 28 días es de 38,69 Mpa. Teniendo una disminución del 14% en referencia

al hormigón de diseño 45Mpa. Sin embargo, este hormigón sigue dentro del rango de Hormigones de Alta resistencia.

171

Gráfico No 30. Curva resistencia vs. Tiempo. Mezcla adicionado 10% de poliestireno (EPS) al árido fino


0

31,0332,58

38,69

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30

172

Tabla N° 88. Resultados de ensayos a compresión adicionando 20% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días de edad.





ESFUERZO PROMEDIO

FECHA DE MUESTREO

FECHA DE ENSAYO

días mm mm mm² mm³ g g/cm³ Kn Mpa Mpa días días

N1 3 102,00 201,00 8171,28 1642426,39 3499,00 2,13 13866,00 16,97

17,75 26/06/2018 29/06/2018 N2 3 102,00 202,00 8171,28 1650597,67 3310,00 2,01 15144,00 18,53

N3 3 102,00 202,00 8171,28 1650597,67 3361,00 2,04 12498,00 15,30

N4 7 102,00 202,00 8171,28 1650597,67 3331,00 2,02 19330,00 23,66

22,37 26/06/2018 03/07/2018 N5 7 103,00 203,00 8332,28 1691453,26 3430,00 2,03 18129,00 21,76

N6 7 103,00 202,00 8332,28 1683120,98 3406,00 2,02 18067,00 21,68

N10 28 102,00 200,00 8171,28 1634255,12 3342,00 2,04 20810,00 25,47

25,96 26/06/2018 24/07/2018 N11 28 103,00 201,00 8332,28 1674788,70 3474,00 2,07 22033,00 26,44

N12 28 102,00 202,00 8171,28 1650597,67 3353,00 2,03 20315,00 24,86 Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)

Análisis:

En la tabla N° 88. se puede evidenciar los resultados de ensayos a compresión adicionando 20% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días


al hormigón de diseño 45Mpa. El hormigón obtenido en este porcentaje de adición es similar al hormigón convencional.

173



0

17,75

22,37

25,96

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30

174

Tabla N° 89. Resultados de ensayos a compresión adicionando 30% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días de edad






ESFUERZO PROMEDIO

FECHA DE MUESTREO

FECHA DE ENSAYO


N1 3 103,00 202,00 8332,28 1683120,98 3475,00 2,06 15508,00 18,61

17,62 19/06/2018 22/06/2018 N2 3 101,00 200,00 8011,84 1602367,98 3325,00 2,08 13622,00 17,00

N3 3 103,00 204,00 8332,28 1699785,54 3450,00 2,10 15196,00 18,24

N4 7 101,00 202,00 8011,84 1618391,66 3376,00 2,09 15533,00 19,39

19,10 19/06/2018 26/06/2018 N5 7 101,00 200,00 8011,84 1602367,98 3444,00 2,15 14390,00 17,96

N6 7 103,00 201,00 8332,28 1674788,70 3563,00 2,13 16622,00 19,95

N10 28 100,00 201,00 7853,98 1578648,98 3480,00 2,20 18004,00 22,92

21,35 19/06/2018 17/07/2018 N11 28 102,00 200,00 8171,28 1634255,12 3477,00 2,13 16269,00 19,91


Análisis:


de edad en el cual se detalla que el esfuerzo de compresión a los 28 días es de 21, 35 Mpa. Teniendo una disminución del 53% en referencia


175



0

17,62

19,10

21,35

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30

176






ESFUERZO PROMEDIO

FECHA DE MUESTREO

FECHA DE ENSAYO


N1 3 103,00 202,00 8332,28 1683120,98 3374,00 2,00 11374,00 13,65

13,91 26/06/2018 29/06/2018 N2 3 104,00 202,00 8494,86 1715961,59 3425,00 2,00 12044,00 14,18

N3 3 102,00 202,00 8171,28 1650597,67 3255,00 1,97 10984,00 13,44

N4 7 104,00 202,00 8494,86 1715961,59 3339,00 1,95 14338,00 16,88

16,23 26/06/2018 03/07/2018 N5 7 103,00 201,00 8332,28 1674788,70 3228,00 1,93 11986,00 14,39

N6 7 104,00 201,00 8494,86 1707466,73 3240,00 1,90 13228,00 15,57

N10 28 102,00 200,00 8171,28 1634255,12 3220,00 1,97 12636,00 15,46

19,16 26/06/2018 24/07/2018 N11 28 103,00 199,00 8332,28 1658124,13 3257,00 1,96 16140,00 19,37

N12 28 104,00 200,00 8494,86 1698971,87 3328,00 1,96 16091,00 18,94


Análisis:




177



0

13,91

16,23

19,16

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30

178







ESFUERZO PROMEDIO

FECHA DE MUESTREO

FECHA DE ENSAYO

días mm mm mm2 mm3 g Kg/m3 Kn Mpa Mpa días días

N1 3 103,00 202,00 8332,28 1683120,98 3374,00 2,00 11374,00 13,65

13,42 27/06/2018 02/07/2018 N2 3 104,00 202,00 8494,86 1715961,59 3425,00 2,00 12044,00 14,18

N3 3 103,00 202,00 8332,28 1683120,98 3255,00 1,93 10984,00 13,18

N4 7 103,00 200,00 8332,28 1666456,42 3215,00 1,93 11780,00 14,14

14,22 27/06/2018 04/07/2018 N5 7 100,00 199,00 7853,98 1562941,03 2924,00 1,87 11542,00 14,70

N6 7 102,00 200,00 8171,28 1634255,12 2887,00 1,77 11689,00 14,30

N4 28 102,00 198,00 8171,28 1617912,57 3017,00 1,86 13108,00 16,04

15,76 27/06/2018 25/07/2018 N5 28 104,00 203,00 8494,86 1724456,45 3259,00 1,89 13880,00 16,34


Análisis:




179



0,00

13,42

14,22

15,76

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

0 5 10 15 20 25 30

180

Gráfico No 35. Curva comparativa resistencia vs. Tiempo


0

28,76

40,2842,40

45,77

0

31,0332,58

38,69

0

17,62 19,10 21,35

0

17,75

22,3725,96

0

13,91

16,2319,16

0,00

13,42 14,22

15,76

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

RES

ISTE

NC

IA A

LA

CO

MP

RES

ION

(M

Pa)

TIEMPO (días)

CURVA RESISTENCIA Vs. TIEMPO

PATRON 10% 20% 30% 50% 100%

181

4.8 Análisis de los resultados de los ensayos a Compresión de las Probetas de

hormigón

4.8.1 Tablas comparativas entre resistencia y % de adición de poliestireno

(EPS)

Tabla N° 92. Resistencia a 3 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de adición



COMPARACION DE RESISTENCIAS A LOS 3 DIAS DE EDAD PARA 10%, 20%, 30%, 50%, 100% DE ADICION EPS

Esfuerzo patron (f´c) 45

Edad (días)

% EPS Esfuerzo

(Mpa)

% Relación a la resistencia (45Mpa.)

Rango de resistencias (%)

3

10% 31,03 69%

42% - 53%

20% 17,75 39%

30% 17,62 39%

50% 13,91 31%

100% 13,42 30% Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)

Gráfico No 36. Resistencia vs. % de adición de poliestireno (EPS), 3 días de edad


31,03

17,75 17,62

13,91 13,42

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

10% 20% 30% 50% 100%

RES

ISTE

NC

IA (

MPA

.)

% ADICION EPS

RESISTENCIA vs. % ADICION EPS

182






Edad (días)

% EPS Esfuerzo

(Mpa)



7

10% 32,58 72%

70% - 85%

20% 22,37 50%

30% 19,1 42%

50% 16,23 36%


Gráfico No 37. Resistencia vs. % de adición de poliestireno (EPS), 7 días de edad.


32,58

22,3719,1

16,2314,22

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

10% 20% 30% 50% 100%

RES

ISTE

NC

IA (

MPA

.)

% ADICION EPS


183







Edad (días)

% EPS Esfuerzo

(Mpa)



28

10% 38,69 86%

100% - 120%

20% 25,96 58%

30% 21,35 47%

50% 19,16 43%


Gráfico No 38. Resistencia vs. % de adición de poliestireno (EPS), 28 días de edad.


38,69

25,96

21,3519,16

15,76

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

10% 20% 30% 50% 100%

RES

ISTE

NC

IA (

MPA

.)

% ADICION EPS


184

Análisis:


adición se presentan las relaciones con respecto a la mezcla patrón o de diseño

en el cual se obtuvo una relación del 69%, respecto al mayor valor de adicción

que es el 10% esto se debe a que el cemento SELVALEGRE TIPO HE, alcanza

su mayor resistencia a edades tempranas, verificando así las propiedades de este.

Para los porcentajes del 20 y 30 de adición se encuentra dentro de los rangos de

resistencias esperados.

Tabla N° 93. En la resistencia a 7 días de edad para los distintos porcentajes de

puede definir que las resistencias en su mayoría no son alcanzadas, ya que la

adición de la espuma hace que el hormigón baje considerablemente la

resistencia, se puede decir que el 10% es el valor que más se apega a las

resultados esperados que son de un hormigón de alta resistencia.

En tabla N° 94 Resistencia a 28 días de edad, el único porcentaje apegado al

rango de resistencias es la adición del 10% de poliestireno (EPS), ya que se tiene

a los 28 dias de edad ya alcanza una resistencia de 38,69 Mpa. Siendo este un

hormigón de alta resistencia similar al de diseño.

185

4.8.2 Tablas comparativas entre densidad y % de adición de poliestireno

(EPS)





COMPARACION DENSIDAD - % DE ADICION EPS, 3 DIAS DE FRAGUADO

Densidad patrón (g/cm³) 2,40

Edad (días) % EPS Densidad (g/cm³)

% Relación Densidad (2,40 g/cm³.)

3

10% 2,26 94%

20% 2,06 86%

30% 2,08 87%

50% 1,99 83%

100% 1,98 82%


Gráfico No 39. Densidad vs. % de adición de poliestireno (EPS), 3 días de edad


2,26

2,06 2,081,99 1,98

1,70

1,80

1,90

2,00

2,10

2,20

2,30

2,40

2,50

10% 20% 30% 50% 100%

DEN

SID

AD

(G

/CM

3)

% ADICION EPS

DENSIDAD vs. % ADICION EPS

186









7

10% 2,26 94%

20% 2,02 84%

30% 2,12 88%

50% 1,92 80%




2,242,02 2,00 1,92 1,86

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

10% 20% 30% 50% 100%

DEN

SID

AD

(G

/CM

3)

% ADICION EPS


10%

20%

30%

50%

100%

187









28

10% 2,27 95%

20% 2,14 89%

30% 2,05 85%

50% 1,96 82%




2,22 2,14 2,051,96

1,86

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

10% 20% 30% 50% 100%

DEN

SID

AD

(G

/CM

3)

% ADICION EPS


188

Análisis:

Tabla N° 95. Densidad a 3 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de

adición se presentan las relaciones con respecto a la densidad de diseño en el

cual se obtuvo una relación de 94% en el 10%, esto se debe a que en menor

porcentaje de poliestireno (EPS) la densidad se mantiene. Para los porcentajes

restantes existe una disminución del 4% aproximadamente en referencia al de

diseño.

En la tabla N° 96. densidad a 7 días de edad para los distintos porcentajes de

puede definir que las densidades 10% 20% y 30% tienen una disminución del

5% aproximadamente, esto se debe que mientras el porcentaje de adición será

menor, las densidades se mantienen. En 50% y 100% de adición se puede ver

que las densidades empiezan a descender notoriamente teniendo así los

resultados esperados.

En la tabla N° 97. Densidad a 28 días de edad, la disminución de la densidad es

muy leve con respecto a la densidad obtenida a los 3 días , eso quiere decir

que el resultado que se apega al objeto de investigación es del 10% de adicción

obteniendo una densidad de 2,27 g/cm3 con referencia a la densidad de diseño

de 2,40 g/cm3

189

4.9 Análisis de los resultados de los ensayos a flexión de las de vigas

4.9.1 Tablas comparativas entre densidad y % de adicción de poliestireno (EPS).

Tabla N° 98. Resultados de ensayos a flexión en viga (500 x 150 x 150) mm 28 días de edad




RESULTADOS DE ENSAYOS A FLEXION EN VIGA (500 X 150 X 150) mm 28 DIAS DE EDAD

PROBETA % EPS PESO (Kg)

LARGO (mm)

ALTURA (mm)

ESPESOR (mm)

VOLUMEN (mm³)

CARGA MAXIMA (P)

kgf

LUZ LIBRE (mm)

MODULO DE ROTURA

(Mpa)

MODULO DE ROTURA

(Mpa)

DENSIDAD (g/cm³)

DENSIDAD (g/cm³)

N1 10% 25,85 500 150 150 11250000 3660,44 450 4,88

4,84

2,30

2,18 N2 10% 23,20 500 150 150 11250000 3130,00 450 4,17 2,06

N3 10% 24,70 500 140 150 10500000 3131,37 450 4,79 2,35

N1 20% 23,60 500 150 150 11250000 1973,38 450 2,63

2,95

2,10

2,08 N2 20% 23,00 500 150 150 11250000 1807,51 450 2,41 2,04

N3 20% 23,20 500 150 150 11250000 2453,49 450 3,27 2,06

N1 30% 23,20 500 150 150 11250000 2579,10 450 3,44

2,70

2,06

2,06 N2 30% 23,40 501 160 160 12825600 2217,52 450 2,44 1,82

N3 30% 23,50 500 150 150 11250000 2221,82 450 2,96 2,09

N1 50% 24,40 500 150 150 11250000 3495,91 450 4,66

2,87

2,17

2,02 N2 50% 22,60 500 150 150 11250000 2155,16 450 2,87 2,01

N3 50% 22,80 500 150 150 11250000 3048,96 450 4,07 2,03

N1 100% 20,08 500 150 150 11250000 1768,28 446 2,34

2,31

1,78

1,77 N2 100% 20,20 500 150 150 11250000 1708,93 450 2,28 1,80

N3 100% 21,00 500 150 160 12000000 2133,24 450 2,67 1,75

190



Análisis: Del gráfico N°42. se puede evidenciar los resultados de ensayos a flexión en viga adicionando 10% de poliestireno (EPS) a los

28 días de edad, el cual se detalla que la densidad es mayor en referencia al resto de porcentajes de adición con un valor de 2,18 g/cm3.

2,18

2,082,06

2,02

1,77

1,7

1,8

1,9

2

2,1

2,2

2,3

10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

DEN

SID

AD

(g/

cm³)

% DE ADICCION POLIESTIRENO( EPS)

DENSIDAD vs. % DE ADICCION POLIESTIRENO (EPS)

191

Gráfico No 43. Módulo de rotura vs. % de adición de poliestireno (EPS), 28 días de edad


Análisis: Del gráfico N°43. se puede evidenciar los resultados de ensayos a flexión en viga adicionando 10% de poliestireno (EPS) a los

28 días de edad, el cual se detalla que su módulo de rotura es mayor en referencia al resto de porcentajes de adición con un valor de 4,84

Mpa.

4,84

2,95

2,702,87

2,31

2,20

2,70

3,20

3,70

4,20

4,70

5,20

10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

MÓ

DU

LO D

E R

OTU

RA

(M

pa)

% DE ADICCION POLIESTIRENO( EPS)

MÓDULO DE ROTURA vs. % DE ADICCIÓN DE POLIESTIRENO

192

4.10 Análisis de precios unitarios (APU)

- Hormigón de 450 kg/m2

RUBRO: UNIDAD: m3

DETALLE:EQUIPOS

DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO

A B C = A x B R=H/U D = C x R

HERRAMIENTA MENOR (5% M.O.) 3,57

CONCRETERA 1 SACO 1,00 4,50 4,50 2,00000 9,00

SUBTOTAL M 12,57

MANO DE OBRA

DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL /HR COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO


MAESTRO MAYOR EN EJECUCIÓN DE

OBRAS CIVILES (Estr. Oc. C1)0,10 3,93 0,39 2,00000 0,79

PEON (Estr. Oc. E2) 6,00 3,51 21,06 2,00000 42,12

ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 4,00 3,55 14,20 2,00000 28,40

71,31

UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO

A B C = A x B

M3 0,715 12,00 8,58

M3 1,360 12,50 17,00

M3 0,415 1,50 0,62

KG 650,000 0,30 195,00

SUBTOTAL O 221,20

TRANSPORTE

UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO

A B C = A x B

SUBTOTAL P 0,00

TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) 305,07

14,00% 42,71

ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN EL IVA 4,00% 12,20

359,99

359,99

UTILIDAD %

COSTO TOTAL DEL RUBRO:

VALOR OFERTADO:

DESCRIPCION

INDIRECTOS %

ARENA

RIPIO

AGUA

CEMENTO

SUBTOTAL N

MATERIALES

DESCRIPCION

Diseño de hormigón de baja densidad alta resistencia f'c= 450

Kg/cm2

Proyecto: “DISEÑO DE HORMIGÓN DE BAJA DENSIDAD Y ALTA RESISTENCIA ELABORADO CON POLIESTIRENO

RECICLADO”

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS FORMULARIO N°1


Nombre del oferente: Benavides Elizabeth, Simbaña Belen

193

- Hormigón de adicionado 10% de poliestireno (EPS)

RUBRO:UNIDAD: m3

DETALLE:

EQUIPOS




CONCRETERA 1 SACO 1,00 4,50 4,50 2,00000 9,00

SUBTOTAL M 12,57

MANO DE OBRA



MAESTRO MAYOR EN EJECUCIÓN

DE OBRAS CIVILES (Estr. Oc. C1) 0,10 3,93 0,39 2,00000 0,79

PEON (Estr. Oc. E2) 6,00 3,51 21,06 2,00000 42,12

ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 4,00 3,55 14,20 2,00000 28,40

SUBTOTAL N 71,31

MATERIALES

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO

A B C = A x B

M3 0,715 12,00 8,58

M3 1,360 12,50 17,00

M3 0,415 1,50 0,62

KG 650,000 0,30 195,00

M3 0,0715 5,30 0,38

KG 6,5000 10,00 65,00

286,58


A B C = A x B

SUBTOTAL P 0,00


14,00% 51,86


437,13

437,13


SUBTOTAL O

TRANSPORTE


CEMENTO

UTILIDAD %


VALOR OFERTADO:

ADITIVO (MEGAMIX)

DESCRIPCION

INDIRECTOS %

Diseño de hormigón de baja densidad alta resistencia

f'c= 450 Kg/cm2 adicion del 10% poliestireno (EPS)

Proyecto: “DISEÑO DE HORMIGÓN DE BAJA DENSIDAD Y ALTA RESISTENCIA ELABORADO CON POLIESTIRENO RECICLADO”

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS FORMULARIO N°2

PILIESTIRENO (EPS)

ARENA

RIPIO

AGUA

194


RUBRO: UNIDAD: m3

DETALLE:

EQUIPOS




CONCRETERA 1 SACO 1,00 4,50 4,50 2,00000 9,00

SUBTOTAL M 12,57

MANO DE OBRA



MAESTRO MAYOR EN EJECUCIÓN

DE OBRAS CIVILES (Estr. Oc. C1)0,10 3,93 0,39 2,00000 0,79

PEON (Estr. Oc. E2) 6,00 3,51 21,06 2,00000 42,12

ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 4,00 3,55 14,20 2,00000 28,40

SUBTOTAL N 71,31

MATERIALES


A B C = A x B

m3 0,715 12,00 8,58

m3 1,360 12,50 17,00

m3 0,415 1,50 0,62

Kg 650,000 0,30 195,00

m3 0,1430 5,30 0,76

Kg 6,5000 10,00 65,00

SUBTOTAL O 286,96

TRANSPORTE


A B C = A x B

SUBTOTAL P 0,00


14,00% 51,92


437,58

437,58

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS FORMULARIO N° 3



INDIRECTOS %

UTILIDAD %


VALOR OFERTADO:

ADITIVO (MEGAMIX)

DESCRIPCION

ARENA

RIPIO

AGUA

CEMENTO

PILIESTIRENO (EPS)




RECICLADO”

195


RUBRO: UNIDAD: m3

DETALLE:

EQUIPOS




CONCRETERA 1 SACO 1,00 4,50 4,50 2,00000 9,00

SUBTOTAL M 12,57

MANO DE OBRA



MAESTRO MAYOR EN EJECUCIÓN DE OBRAS

CIVILES (Estr. Oc. C1)0,10 3,93 0,39 2,00000 0,79

PEON (Estr. Oc. E2) 6,00 3,51 21,06 2,00000 42,12

ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 4,00 3,55 14,20 2,00000 28,40

SUBTOTAL N 71,31

MATERIALES


A B C = A x B

M3 0,715 12,00 8,58

M3 1,360 12,50 17,00

M3 0,415 1,50 0,62

KG 650,000 0,30 195,00

M3 0,2145 5,30 1,14

KG 6,5000 10,00 65,00

SUBTOTAL O 287,34

TRANSPORTE


A B C = A x B

SUBTOTAL P 0,00


14,00% 51,97


438,03

438,03


CEMENTO

INDIRECTOS %

UTILIDAD %


VALOR OFERTADO:

ADITIVO (MEGAMIX)

DESCRIPCION




RECICLADO”



PILIESTIRENO (EPS)

ARENA

RIPIO

AGUA

196


RUBRO: UNIDAD: m3

DETALLE:

EQUIPOS




CONCRETERA 1 SACO 1,00 4,50 4,50 2,00000 9,00

SUBTOTAL M 12,57

MANO DE OBRA




CIVILES (Estr. Oc. C1)0,10 3,93 0,39 2,00000 0,79

PEON (Estr. Oc. E2) 6,00 3,51 21,06 2,00000 42,12

ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 4,00 3,55 14,20 2,00000 28,40

SUBTOTAL N 71,31

MATERIALES


A B C = A x B

M3 0,715 12,00 8,58

M3 1,360 12,50 17,00

M3 0,415 1,50 0,62

KG 650,000 0,30 195,00

M3 0,3575 5,30 1,89

KG 6,5000 10,00 65,00

SUBTOTAL O 288,10

TRANSPORTE


A B C = A x B

SUBTOTAL P 0,00


14,00% 52,08


438,92

438,92


RECICLADO”






CEMENTO

ARENA

RIPIO

AGUA

DESCRIPCION

PILIESTIRENO (EPS)

ADITIVO (MEGAMIX)

INDIRECTOS %

UTILIDAD %


VALOR OFERTADO:

197


RUBRO: UNIDAD: m3

DETALLE:

EQUIPOS




CONCRETERA 1 SACO 1,00 4,50 4,50 2,00000 9,00

SUBTOTAL M 12,57

MANO DE OBRA




CIVILES (Estr. Oc. C1)0,10 3,93 0,39 2,00000 0,79

PEON (Estr. Oc. E2) 6,00 3,51 21,06 2,00000 42,12

ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 4,00 3,55 14,20 2,00000 28,40

SUBTOTAL N 71,31

MATERIALES


A B C = A x B

M3 0,715 12,00 8,58

M3 1,360 12,50 17,00

M3 0,415 1,50 0,62

KG 650,000 0,30 195,00

M3 0,7150 5,30 3,79

KG 6,5000 10,00 65,00

SUBTOTAL O 289,99

TRANSPORTE


A B C = A x B

SUBTOTAL P 0,00


14,00% 52,34


441,16

441,16


RECICLADO”






CEMENTO

ARENA

RIPIO

AGUA

DESCRIPCION

PILIESTIRENO (EPS)

ADITIVO (MEGAMIX)

INDIRECTOS %

UTILIDAD %


VALOR OFERTADO:

198

5. CAPÍTULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 Conclusiones

1. Se logró encontrar la dosificación adecuada para obtener el diseño de hormigón

de baja densidad y alta resistencia con el porcentaje del 10% de adición del

poliestireno (EPS) obteniendo una resistencia de 38,69 Mpa. y una densidad de

2.2 g/cm3 con lo que podemos concluir que el objetivo general si se cumple.

2. Se concluye del proceso de reciclaje, que reducirá de manera significativa la

contaminación no solo visual ambiental y atmosférica, sino que también ayuda

a la flora y fauna de nuestro ecosistema para minimizar el impacto ambiental

ocasionado por este material.

3. El proceso que se utilizó para la trituración fue de manera mecánica logrando

obtener partículas de semejantes características a las del agregado fino.

4. Se halló la dosificación óptima para la obtención de un hormigón de baja

densidad y alta resistencia con la adición del 10% del poliestireno (EPS),

teniendo una resistencia a la compresión de 38,69 Mpa. a los 28 días de edad

siendo la dosificación 0,40: 1:0,69: 1,32, con 1,012 Kg de poliestireno

adicionado al volumen.

5. La presencia del poliestireno en el hormigón convencional disminuye sus

propiedades físico-mecánicas de la siguiente manera, su resistencia de 45 Mpa.

a 38,69 MPa y su densidad de 2,4 g/cm3 a 2,2g/cm3 en la dosificación óptima.

Su punto crítico de disminución se da en la adición del 50 % y 100% bajando

un porcentaje del 34% al 80% tanto en resistencia como en densidad.

6. El costo estimado del hormigón convencional luego de realizar el APU se tiene

que el precio para 1m3 de hormigón de 450 Mpa. es de $305,7 dólares, mientras

que el precio para 1m3 de hormigón con adición de poliestireno es de $370,45

199

dólares notándose un incremento de $64,75 valor que estima el transporte,

trituración, tamizado y almacenamiento del poliestireno (EPS).

7. El uso de este nuevo material alternativo, nos permite mitigar el impacto que

este produce en el medio ambiente y el daño que ocasiona a la flora y fauna de

nuestro ecosistema, creando conciencia en la población al reciclaje y

reutilización para la creación de nuevos productos útiles para construcción.

8. Las ventajas en la industria de la construcción son variadas ya que el diseño de

hormigón encontrado cumple con las garantías de resistencia y durabilidad por

lo que su uso en la construcción puede darse en elementos prefabricados como

cubiertas, pilares, sistemas de muros portantes, casetas, vigas, columnas pilotes

entre otros.

9. La desventaja que este material ofrece en cuanto su utilización es que está

formado por el 2% de material sólido y un 98% de aire, lo cual modifica sus

propiedades físico-mecánicas como se pudo observar en la resistencia y

densidad de la investigación.

Comentarios

- Según el estudio realizado por el investigador (Neville, 1997) (Pecce et al

..,2013) si un hormigón presenta una densidad menor a la que presenta un

hormigón de peso normal, es razón válida para catalogarlo como hormigón de

baja densidad por lo que el hormigón con adición del 10% al tener una

disminución de 2,4g/cm3 a 2,2 g/cm3 se consideraría como hormigón de baja

densidad.

- Según la UNI 7548, el hormigón ligero estructural tiene una densidad de 1,2 y

2 g/cm3, por lo que estos criterios el hormigón descrito como el óptimo para esta

investigación se puede mencionar como hormigón ligero estructural.

200

- Estudios semejantes (Hidayat & Siauwantara, 2014) /Chen & Liu, 2004)

realizan sustituciones de árido fino y/o grueso obteniendo valores menores de

densidad (700-1600 Kg/m3) muchos menores a los obtenidos en esta

investigación, sin embargo, se debe mencionar que las resistencias a la

compresión fueron menores a (70 – 150 Kg/cm2) a las obtenidas en el presente

trabajo lo cual puede deberse a que el remplazo se realizó en el agregado fino y

agregado grueso ocasionando problemas de segregación.

5.2 Recomendaciones

- Debido a que la mezcla realizada se evidencia poca trabajabilidad y baja

capacidad de manejo se recomienda realizar un vibrado mecánico de alta

potencia que permita el mejor acomodo de partículas y en consecuencia de esto

la ganancia de resistencia.

- Los cilindros una vez llenados deberán ser transportados con cuidado ya que

estos deberán permanecer en una superficie plana para no alterar su superficie.

- El cuidado del almacenamiento del material tanto de cemento como del

agregado y del aditivo debe ser minucioso por cuanto los resultados esperados

dependen del estado de los materiales constituyentes del diseño de hormigón.

- Para esta investigación se visualizó que para obtener un hormigón de baja

densidad y alta resistencia los resultados indicaron que el porcentaje idóneo de

adicción a la mezcla, está entre los rangos de 1% al 10%. Por ello se recomienda

realizar la investigación continua a este proyecto, en la que se investigará el

porcentaje óptimo de adición a la mezcla para mejorar sus propiedades. Se

cuenta con la materia prima la misma que está ubicada en las instalaciones del

laboratorio de ensayo de materiales de la UCE.

201

ANEXOS

Evidencias fotográficas del proceso de elaboración de la realización de ensayos

realizados.

Fotografía N°1. Ubicación de la cantera de Pifo.


Fotografía N°2. Recolección de agregados.


202

Proceso de secado del material.

Fotografía N°3. Extendido, Secado del material día 1


Fotografía N° 4. Secado del material día 5


203

Fotografía N°5. Recolección de espuma Flex N°1


Fotografía N° 6. Recolección de espuma Flex N°2


204

Ensayo agregados gruesos y finos.

Fotografía N° 7. Cuarteamiento de material


Fotografía N° 8. Pesaje de agregados.

.


205

Fotografía N° 9. Condición de Humedad


Ensayo de abrasión

Fotografía N° 10. Máquina de los Ángeles


206

Ensayo colorimetría agregado fino (cantera HOLCIM pifo)

Fotografía N°.11 Proceso de mezcla: Sosa Caustica al 3%


Fotografía N° 12. Comparación luego de 24 horas mediante regletas y colorímetro


207

Ensayo de peso específico del agregado grueso.

Fotografía N° 13. Agregado sumergido en agua


Fotografía N° 14. Agregado Grueso en estado SSS


208

Fotografía N° 15. Agregado Grueso en estado SSS canastilla sumergida


Ensayo de masa unitaria suelta y compactada agregado grueso

Fotografía N°16. Transporte del Material Fotografía N°17. Mezclado de material


209

Fotografía N° 18. Enrasado y Pesado de Agregado Grueso.


Ensayo de masa unitaria suelta y compactada agregado fino

Fotografía N°19. Cuarteado Agregado Fino


210

Fotografía N° 20. Llenado y Enrasado agregado fino


Ensayo densidad óptima

Fotografía N° 21. Mezcla de Agregado fino y grueso


211

Ensayo contenido de humedad

Fotografía N° 22. Muestras del agregado grueso y fino contenido de humedad


Fotografía N° 23. Agregado fino y grueso al horno por 24 horas.


212

Fotografía N° 24. Agregado fino y grueso


Ensayo densidad del cemento método de lechatellier

Fotografía N° 25. Frasco de Lechatellier vacío y llenado de gasolina


213

Fotografía N° 26. Frasco de Lechatellier + gasolina + cemento.


Ensayo de consistencia normal y tiempos de fraguado

Fotografía N° 27. Mezcladora de cemento. Fotografía N° 28. Equipo de

consistencia.


214

Fotografía N° 29. Tiempo de fraguado inicio y final del cemento.


Ensayo de granulometría agregado fino

Fotografía N° 30. Granulometría de Agregado Fino, cuarteado y tamizado.


215

Proceso de triturado de poliestireno (EPS)

Fotografía N° 31. Almacenamiento de espuma Flex


Fotografía N°32. Segundo reciclaje de espuma Flex


216

Fotografía N° 33. Triturador de martillo y triturador de piedra industrial


Fotografía N° 34. Proceso de trituración molino de piedra industrial.


217

Fotografía N° 35. Proceso de trituración manual del poliestireno (espuma Flex)


Fotografía N° 36. Tamizado del poliestireno (EPS)


218

Ensayo de capacidad de absorción del poliestireno (EPS)

Fotografía N° 37. Peso del recipiente vacío y lleno del poliestireno (EPS)


Fotografía N° 38. Peso del recipiente con agua y peso a las 24 horas


219

FICHA TECNICA DEL ADITIVO MEGAMIX - ADMIX

Admix Cía. Ltda.

Sistema de Gestión Integrado Código: Adx-SGI-Hoja técnica- 001

Revisión: 002

Fecha emisión: 10/05/2016

MEGAMIX Página: 1 de 2

Supe plastificante: Reductor de Agua de Rango Alto, para alta resistencia inicial

DESCRIPCIÓN:

Aditivo líquido color café, reductor de agua de alto rango, cumple ASTM C494 Tipo F.

Aditivo de alto desempeño, en base polímero naftaleno sulfatado , totalmente libre de cloruros.

Dispersa las partículas y rompe los grumos de cemento, mejorando así la fluidez del concreto o disminuyendo notablemente la

relación agua/cemento. Densidad de 1.16 a 1.18

USO:

Megamix se usa para mejorar las propiedades reológicas y mecánicas del concreto, p.ej. manejabilidad, acabado, resistencias a

la compresión y flexión, impermeabilidad, y el módulo de elasticidad.

Puede utilizarse para producir las siguientes características del concreto:

Super fluido

Alta resistencia inicial a la compresión

Alta viabilidad

Baja relación agua/cemento (reducción de hasta más del 30%)

Bajo contenido de cemento

Alto desempeño

Es utilizado en: Concreto de bombeo

Concreto marino

Concreto lanzado

Concreto prefabricado

Concreto arquitectónico

Concreto de formas especiales

Selva Alegre

Concreto conteniendo cenizas volantes o humo de sílica

Concreto conteniendo escorias de altos hornos

Concreto denso

Concreto ligero

DOSIFICACION Nuevo Aeropuerto Quito

La dosificación habitual es de 250 a 1250 gramos por saco de cemento de 50 kilos.

0.5 a 2.5 % del peso del cemento.

A 1% del peso de cemento Tipo IP, permite trabajar con una relación a/c de 0.33 y asentamiento en el cono de más de 20 cms.

Con cemento Tipo I se obtienen mejores resultados. Un concreto con 7 cms. de asentamiento y resistencia f´c de 28 MPa, a 28 días, mediante la adición del Megamix al 1 % del

peso del cemento (500 grs), pasa a 24 cms. de asentamiento con un incremento de aprox. 10 % de la resistencia.

Otras dosificaciones son requeridas dependiendo de las condiciones específicas.

VIABILIDAD DEL CONCRETO El concreto fluidificado con Megamix permanece viable por aprox. una hora a 20º C. La duración de la viabilidad depende no

solo de la temperatura sino también del tipo y marca del cemento, la naturaleza de los agregados, el método de mezcla y el

método de transportación.

PRECAUCIONES

Evítese su ingestión y todo contacto prolongado con los ojos y piel

PRESENTACION

Tambores de 240 kilos

Canecas de 25, 10 y 4

kilos. Tanques de 1200

kilos

Oficina y Fabricas: Quito: Calle de las Avellanas E1-182 y el Juncal (Sector UVN/Parque de los

Recuerdos) Telf: 6002922-2800183 Fax: 6002922

E-mail: [email protected]

mailto:[email protected]

220

FICHA TECNICA DEL CEMENTO MAGNO HE SELVALEGE

221

BIBLIOGRAFÍA

- B. Witoszek, F. Hernández, M. Alonso, M. Bollati, B. Parga, G. Barluenga, C.

Benito (2004).- ´´Hormigón con fibras de caucho de recuperación de neumáticos

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Editorial.

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PERU: LANDETA

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HORMIGON PREMEZCLADO.

- Norma Técnica Ecuatoriana NORMA NTE INEN 152 ó NTE INEN 490.

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paneles-prefabricados-no-estructurales/( importante)

- http://repositorio.uees.edu.ec/bitstream/123456789/424/1/TESIS%20JORGE%20

CORONEL.PATRICIO%20RODRIGUEZ.pdf

- file:///C:/Users/usuario/Downloads/T-UCE-0011-150.PDF

PUBLICACIONES

Fuente: Temas de hormigón armado, Marcelo Romo Proaño, Escuela Politécnica

del Ejército.

universidad central del ecuador€¦ · digitalización y publicación de este trabajo de...

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